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Universidade Federal de Santa catarina (UFSC)
Programa de Pós-graduação em Engenharia, Gestão e Mídia do Conhecimento (PPGEGC)
Detalhes do Documento Analisado

Centro: Tecnológico

Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

Dimensão Institucional: Pós-Graduação

Dimensão ODS: Ambiental

Tipo do Documento: Dissertação

Título: SIMULAÇÃO DE PELÍCULAS LÍQUIDAS DESCENDENTES EM GEOMETRIA AXISSIMÉTRICA COM E SEM EVAPORAÇÃO

Orientador
  • MARINTHO BASTOS QUADRI
Aluno
  • CAMILA DA SILVA GONCALVES

Conteúdo

No intuito de aprimorar a técnica de destilação convencional, foi criada a nova técnica de destilação por película descendente, cuja operação envolve a obtenção de uma película uniforme e estável ao longo da coluna. esta tecnologia destaca-se pela utilização de pequena quantidade de fluido atrelada consequentemente à redução da energia necessária para a destilação. como primeiros passos para aprofundar conhecimentos desse tipo de sistema, é necessário o estudo detalhado dos fenômenos de transferência que ocorrem na coluna durante a consolidação do filme sobre a parede e do processo de evaporação parcial do mesmo. diante desta motivação, neste trabalho, considerando-se diferentes fluidos, procurou-se simular o desenvolvimento de filmes líquidos descendentes sobre a parede interna de uma coluna cilíndrica, na condição isotérmica e com aquecimento da parede, gerando neste caso situações de vaporização parcial do líquido. para a representação desta situação física, utilizou-se de uma ferramenta cfd (fluidodinâmica computacional), no caso o comsol multiphysics®, em geometria 2d axissimétrica. além das equações de navier-stokes, da equação da conservação da massa e das equações de transferência de calor com mudança de fase, utiliza-se equações adicionais para o acompanhamento da interface líquido/gás/vapor, provenientes do método phase field para escoamentos bifásicos. para a resolução das equações diferenciais, o software em questão se utiliza do método dos elementos finitos. assim, foi possível estudar padrões de comportamento fluidodinâmico e de transferência de calor no desenvolvimento dessa operação. para representar os escoamentos, foram testados três fluidos de diferentes viscosidades e massa específicas, a fim de avaliar a influência destas propriedades sobre alguns aspectos e parâmetros do processo, como espessura do filme, perfis de velocidade das fases e vazão de alimentação. para representar os fluidos viscosos, foram utilizados óleo de soja e óleo spindura, sendo o primeiro o mais viscoso. o fluido menos viscoso foi representado pela água. pôde-se verificar que os fluidos mais viscosos apresentaram maiores espessuras e menores velocidades da fase líquida e gasosa. diante do objetivo de se estudar o fenômeno de transferência de calor com mudança de fase, neste caso somente para a água, foi imposta a condição de aquecimento da parede da coluna e os resultados obtidos foram comparados com o escoamento da água à temperatura ambiente. para estudar este fenômeno, foram aplicadas temperaturas de 110 °c, 120 °c, 130 °c e 140 °c, assumindo um valor uniforme de temperatura na parede da coluna. constatou-se que, quanto maior a temperatura da parede, menor a espessura do filme descendente, maior o fluxo de calor e consequentemente maior a taxa de evaporação. em relação à evaporação do filme descendente, para a menor temperatura aplicada (110 °c), obteve-se 0,25% de vapor e para a maior temperatura aplicada (140 °c), a quantidade de vapor gerado foi de 17,50% em relação à massa de líquido injetada. frente aos resultados obtidos, conclui-se que o modelo utilizado para simular a coluna de película descendente com e sem transferência de calor e mudança de fase, mostrou-se apto a reproduzir a realidade física do sistema, podendo-se constituir em valiosa ferramenta para o projeto e condução das operações afins.

Pós-processamento: Índice de Shannon: 3.88279

ODS 1 ODS 2 ODS 3 ODS 4 ODS 5 ODS 6 ODS 7 ODS 8 ODS 9 ODS 10 ODS 11 ODS 12 ODS 13 ODS 14 ODS 15 ODS 16
6,48% 4,86% 4,24% 4,20% 3,91% 13,21% 11,95% 4,86% 5,95% 4,82% 6,12% 4,48% 9,51% 5,72% 4,71% 4,98%
ODS Predominates
ODS 6
ODS 1

6,48%

ODS 2

4,86%

ODS 3

4,24%

ODS 4

4,20%

ODS 5

3,91%

ODS 6

13,21%

ODS 7

11,95%

ODS 8

4,86%

ODS 9

5,95%

ODS 10

4,82%

ODS 11

6,12%

ODS 12

4,48%

ODS 13

9,51%

ODS 14

5,72%

ODS 15

4,71%

ODS 16

4,98%