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metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Aplicação da metodologia Euleriana-Lagrangiana à análise do processo de separação em ciclones
Other Titles: Application of the Eulerian-Lagrangian methodology to the analyisys of the separation processes in cyclone separators
metadata.dc.creator: Salvo, Ricardo de Vasconcelos
metadata.dc.contributor.advisor1: Souza, Francisco José de
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Silveira Neto, Aristeu da
metadata.dc.contributor.referee1: Meier, Henry França
metadata.dc.contributor.referee2: Padilla, Elie Luis Martínez
metadata.dc.contributor.referee3: Martignoni, Waldir Pedro
metadata.dc.description.resumo: Neste trabalho, inicialmente apresenta-se uma introdução à simulação de escoamentos bifásicos, seguida de um pequeno texto motivacional, onde a importância de separadores ciclônicos em unidades petroquímicas, mais especificamente em unidades de craqueamento catalítico, é brevemente abordada. Na sequencia, o estado da arte na simulação do escoamento gás-sólido no interior de ciclones é evidenciado por meio de uma revisão bibliográfica, a qual também aborda a utilização de métodos Euleriano-Euleriano e Euleriano-Lagrangiano, que são as principais abordagens para a simulação de escoamentos multi-fásicos. Apresentam-se os esquemas numéricos utilizados para a discretização das equações para a fase contínua e, de forma bastante detalhada, os esquemas numéricos utilizados para a fase dispersa. O estudo do escoamento monofásico em dois ciclones, um ciclone cilíndrico sem duto de underflow e outro com caixa coletora, é discutido e algumas das qualidades da metodologia adotada são apresentadas, destacando que neste estudo inicial os escoamento simulados cobrem uma faixa de operação, em função do número de Reynolds baseado na velocidade na entrada do ciclone, de 15.000 à 522.000. Em seguida um estudo da influência do esquema de integração temporal para fase dispersa e do uso de subpassos de tempo para tal integração é apresentado considerando o escoamento em um pequeno ciclone laboratorial, a influência do modelo de turbulência, da malha computacional e da distribuição dos elementos na malha computacional na eficiência de coleta por diâmetro para tal ciclone também é abordada. Continuando, um estudo sobre os efeitos da forma do duto de saída (overflow) do ciclone em sua eficiência é apresentado. Por último um ciclone de diâmetro 0,4 m operando com número de Reynolds aproximado de 336.000 é simulado, e os perfis de velocidade axial e tangencial média e RMS, assim com a eficiência de coleta por diâmetro são comparados com dados experimentais disponíveis na literatura, demonstrando de forma clara a aplicabilidade da metodologia escolhida para o desenvolvimento do trabalho.
Abstract: In this work, first is presented an introduction to the simulation of two-phase flows, followed by a small motivational text, where the importance of cyclone separators in petrochemical units, more specifically in catalytic cracking units, is shortly addressed. In sequence the state of the art in the simulation of gas-solid flow within cyclones is evidenced by a bibliographic review, which also address the use of Eulerian-Eulerian and Eulerian- Lagrangiam methods, which are the main approaches in the simulation of multi-phase flows. Next, the numerical schemes used for the discretization of the continuous phase equations and, in a detailed manner, the numerical schemes used for the discretization of the dispersed phase equations are shown. The study of the mono-phase flow in two different cyclones, a cylindrical one without the underflow duct and another one with a dust bin attached, is discussed and some qualities of the used methodology are presented, highlighting that in this initial study the simulated flows cover an operating range, as a function of the Reynolds number based on the cyclone inlet velocity, from 15,000 to 522,000. Then a study concerning the influence of the temporal dicretization schemes and sub-time steps for such integration, in the grade efficiency of a small laboratory cyclone is presented, the turbulence modeling and the computational mesh (regarding number and distribution of the elements), effects are also addressed. Further, a study on the effects of the overflow duct shape on the cyclone grade efficiency presented. Finally a 0.4 m diameter cyclone operating at Reynolds number of approximately is simulated, the average and RMS axial and tangential velocity profiles, as well as the grade efficiency are compared to experimental data available in the literature, showing in a clear manner the applicability of the chosen methodology.
Keywords: Ciclones
Simulação de grandes escalas
Euleriano-lagrangiano
Gás-sólido
Cyclones
Large eddy eimulation
Eulerian-lagrangian
Gas-solid
Dinâmica dos fluidos
Escoamento bifásico
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: SALVO, Ricardo de Vasconcelos. Application of the Eulerian-Lagrangian methodology to the analyisys of the separation processes in cyclone separators. 2013. 245 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2013.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14717
Issue Date: 25-Jan-2013
Appears in Collections:TESE - Engenharia Mecânica

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