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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Simulação da operação de sedimentadores contínuos
metadata.dc.creator: Azevedo, Claudia Gonçalves de
metadata.dc.contributor.advisor1: Damasceno, João Jorge Ribeiro
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Lopes, Luís Cláudio Oliveira
metadata.dc.contributor.referee1: Murata, Valeria Viana
metadata.dc.contributor.referee2: Cardoso, Vicelma Luiz
metadata.dc.contributor.referee3: Arouca, Fábio de Oliveira
metadata.dc.description.resumo: Sedimentadores são equipamentos que promovem a separação entre sólido e líquido, muito utilizados em indústrias químicas, indústrias de beneficiamento de minério, seja para o descarte ou para o aproveitamento do sólido e em estações de tratamento de água e efluentes. O estudo cada vez mais detalhado dos fenômenos que envolvem a separação sólido-líquido é de fundamental importância no projeto e avaliação de sedimentadores e filtros contínuos. Os processos de separação sólido-líquido, tais como sedimentação de partículas sólidas em meios aquosos, podem ser modelados através da introdução da Teoria das Misturas da Mecânica do Contínuo, com o uso das equações da continuidade e do movimento para os constituintes da mistura, além da incorporação de equações constitutivas apropriadas. Tais equações constitutivas relativas à pressão nos sólidos e permeabilidade do meio poroso devem ser obtidas empiricamente e são indispensáveis na avaliação do grau de liberdade do sistema para que equacionamento possa ser resolvido. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo matemático para o fenômeno da sedimentação contínua, a partir da combinação de princípios intrínsecos de uma abordagem fenomenológica consistente fisicamente, com conceitos matemáticos utilizados para a resolução do problema da sedimentação, empregando métodos de resolução numérica que simplificaram consideravelmente a complexidade do problema, eliminando a necessidade da resolução por regiões de fronteiras móveis e condições de salto. Simulações numéricas para a sedimentação contínua são de grande importância no projeto de sedimentadores, e sendo assim, foram realizadas simulações do modelo proposto no presente trabalho, bem como a simulação de um modelo apresentado na literatura. A metodologia de discretização espacial MUSCL de segunda ordem foi aplicada às equações diferenciais parciais numa abordagem com o método das linhas (MOL), determinando-se um conjunto de equações algébrico-diferenciais. A resolução dos modelos matemáticos de sedimentação contínua em regime transiente foi realizada com o Software Scilab® empregando-se o pacote computacional DASSL. Para a resolução dos modelos no estado estacionário os perfis de concentração resultam na solução de um problema de valor inicial, cuja resolução numérica foi realizada com o código LSODAR pertencente ao pacote ODEPACK, em uma variante que encontra as raízes de um conjunto de funções ao tempo que integra o sistema diferencial. Os resultados das simulações numéricas mostraram que o modelo misto hiperbólico-parabólico apresentado descreve qualitativamente o fenômeno físico em todo o seu domínio, sem que haja a necessidade do uso de condições de salto nas fronteiras móveis.
Abstract: Settlers are equipments for solid-liquid separation that are very often used in chemical industries, wastewater treatment, and ore beneficiating industries to discarding or for the exploitation of powder solids. The more detailed study of phenomena involving solid-liquid separation is of fundamental importance in the design and evaluation of sediment and continuous filters. The processes of solid-liquid separation such as sedimentation of solid particles in aqueous media, can be modeled by the Mixture s Theory of Continuum Mechanics, using the continuity and momentum equations for the constituents of the mixture, and the incorporation of appropriate constitutive equations. Such constitutive equations for the pressure in solids and permeability of porous media must be obtained empirically and are essential in assessing the degree of freedom of the system so that the model can be resolved. In this work a mathematical model was developed for the phenomenon of continuous sedimentation, from the combination of the intrinsic principles to a phenomenological approach physically consistent, with mathematical concepts used to solve the problem of sedimentation, employing methods of numerical resolution which simplified considerably the complexity of the problem, eliminating the need of resolution by regions of mobile border and jump conditions. Numerical simulations for the continuous sedimentation are of great importance in the design of sediment, thus, have been realized simulation of the model proposed in this work and the simulation of a model presented in the literature. The methodology to the spatial discretization MUSCL of second-order was applied to partial differential equations an approach with the Method of Lines (MOL), determining a set of differential-algebraic equations. The resolution of the mathematical models of continuous sedimentation in transient regime was performed with the Software Scilab® by using the computational package DASSL. For the resolution of the models in the steady state the concentrations profiles concentration result in a solution of initial value problem, whose numerical resolution was performed with code LSODAR belonging the package ODEPACK, in a variant that finds the roots of a set of functions to the time integrating the system differential. The results of the numerical simulations showed that the mixed hyperbolicparabolic model presented describes qualitatively the physical phenomenon in all its domain, without the necessity of the use of jump conditions on the mobile borders.
Keywords: Separação sólido-líquido
Sedimentação contínua
Modelagem
Simulação
Solid-liquid separation
Continuous sedimentation
Modeling
Simulation
Separação (Tecnologia)
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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 Química
Citation: AZEVEDO, Claudia Gonçalves de. Simulação da operação de sedimentadores contínuos. 2009. 229 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2009.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15125
Issue Date: 6-Mar-2009
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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