Estudo dos escoamentos gasoso e gas-solido em ciclones pela aplicação de tecnicas de fluidodinamica computacional
Sergio Bernardo
TESE
Português
T/UNICAMP B456e
[Study of gas and gas-solid flow in ciclones using computational fluid dynamics technics]
Campinas, SP : [s.n.], 2004.
266 p. : il.
Orientadores: Milton Mori, Alexandre de Paula Peres
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: Este trabalho é fruto do esforço iniciado por pesquisadores do Laboratório de Modelagem e Simulação de Processos Químicos (FEQ-UNICAMP) visando estudar o escoamento do gás em ciclones. A premissa foi buscar a consolidação das informações já obtidas, usando como ferramenta para tal finalidade...
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Resumo: Este trabalho é fruto do esforço iniciado por pesquisadores do Laboratório de Modelagem e Simulação de Processos Químicos (FEQ-UNICAMP) visando estudar o escoamento do gás em ciclones. A premissa foi buscar a consolidação das informações já obtidas, usando como ferramenta para tal finalidade as modernas técnicas da Fluidodinâmica Computacional (CFD). O trabalho foi dividido em duas frentes: análise do escoamento monofásico (gás) e do escoamento bifásico (gás-sólido), tendo como foco o mapeamento do campo de velocidade, pressão e eficiência por meio de um modelo CFD tridimensional. O estudo foi embasado em resultados experimentais disponíveis na literatura científica, como também em experimentos numéricos desenvolvidos previamente por outros pesquisadores deste grupo de pesquisa. A busca incessante por informações que ajudem a elucidar o entendimento do complexo sistema de escoamento que ocorre no interior de um ciclone foi o marco inicial dos trabalhos do grupo. E neste trabalho apresenta-se a confirmação de informações anteriormente levantadas, como também novas perspectivas para a melhor compreensão do mecanismo de operação de um ciclone. As malhas numéricas tridimensionais foram geradas utilizando os pré-processadores Gambit e ICEM CFD HEXA e a partir daí os trabalhos foram desenvolvidos através de experimentos numéricos usando os pacotes computacionais em CFD: FLUENT (versão 6.0) e CFX (versões 5.5.1, 5.6 e 5.7) que fazem uso do método dos volumes finitos com variáveis co-localizadas (na qual todas as variáveis usam o mesmo volume de controle para realizar todas as integrações) na solução do sistema de equações de transporte, através de coordenadas generalizadas. Para adentrar no complexo campo da turbulência do escoamento, modelos de turbulência tais como RSM, LES e DES foram testados em simulações que foram capazes de extrair informações significativas a respeito do comportamento do escoamento do gás quando da presença de partículas sólidas. O trabalho abriu, ainda, uma ramificação para avaliar a influência de alterações na geometria do ciclone na fluidodinâmica de seu escoamento. Os resultados mostraram que a metodologia de trabalho empregada é adequada quanto à reprodução do comportamento fluidodinâmico dos escoamentos monofásico e bifásico em ciclones e que alterações geométricas propostas apontam para melhores resultados no processo de separação gás-sólido no equipamento
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Abstract: This work is the result of the efforts of the CFD research group of the Chemical Processes Modeling and Simulation Laboratory located at FEQ-UNICAMP to study gas and gas-particle flow in a cyclone. The starting point was to consolidate previous information in cyclone flow using current CFD...
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Abstract: This work is the result of the efforts of the CFD research group of the Chemical Processes Modeling and Simulation Laboratory located at FEQ-UNICAMP to study gas and gas-particle flow in a cyclone. The starting point was to consolidate previous information in cyclone flow using current CFD techniques. Two research lines were applied: the first one has studied gas flow and the second one was involved in the gas-solid flow study. These . analyses were focused on fluid dynamics parameters like tangential, axial and radial velocities profiles, pressure and coIlection efficiencies using a three-dimensional CFD model. Experimental and numerical results available in the literature were used to validate simulation data obtained in this work. Three-dimensional numerical grids were constructed using pre-processors like GAMBIT and ICEM CFD HEXA. The numerical simulations were performed using the commercial CFD codes FLUENT (v6.0) and CFX (v5.5.1, 5.6 and 5.7). These softwares make use of fmite volume method to solve transport equation system, using generalized coordinates. Turbulence models, like RSM, LES and DES were tested on simulations to extract important information about gas-solid flow profile. In addition, the influence of geometrical modifications on cyclone fluid dynamics was studied. The results showed that the methodology applied in this work is consistent to reproduce the fluid dynamic behavior of gas and gas-solid flow in a cyclone. Numerical results obtained here are in agreement with experimental results and other numerical data available in the literature. The modifications in the geometry proposed here indicate improvements in gas-solid coIlection efficiencies in the equipment. We believe that this study wiIl contribute to increase the knowledge on cyclone fluid dynamics
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Mori, Milton, 1947-
Orientador
Peres, Alexandre de Paula
Coorientador
Meier, Henry França, 1963-
Avaliador
Correa, Jefferson Luiz Gomes
Avaliador
Perez, Silvia Azucena Nebra de, 1943-
Avaliador
Martignoni, Waldir Pedro
Avaliador
Estudo dos escoamentos gasoso e gas-solido em ciclones pela aplicação de tecnicas de fluidodinamica computacional
Sergio Bernardo
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