
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 |
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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


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%