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dc.creatorQuintino, Davi Batista-
dc.date.accessioned2019-11-05T19:23:05Z-
dc.date.available2019-11-05T19:23:05Z-
dc.date.issued2019-06-28-
dc.identifier.citationQUINTINO, Davi Batista. Otimização geométrica e análise operacional em hidrociclones modulares utilizando fluidos newtonianos. 2019. 130 f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2019. DOI http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2092pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/27279-
dc.description.abstractThe separation of solid particles present in high viscous fluid mixtures is required in several industrial operations, such as in petroleum production, food and mineral processing. In the oil and gas industries, in addition to the environmental concern, there is also the need to remove solid particles from the fluid phase to eliminate interferences in the operation of equipment and controls. Suspension viscosity is an operational variable not widely addressed in the hydrocyclone separation process, and studies involving solids in Newtonian fluids are commonly limited to solid-water suspensions. In order to contribute to the knowledge of the rheology of the fluid applied to the separation process in hydrocyclones, the present work had the aim of separating particles of sucrose solutions with different viscosities by hydrocyclone. For this, the best configuration was firstly evaluated, which concomitantly produced a high rate of collection of solids and reduced loss of liquid by underflow. In this first part, two geometric variables, underflow diameter and angulation of the conical section, were analyzed in five levels, totalizing 25 trials. Through multiple regression of the responses obtained for separation efficiency and split ratio, empirical mathematical models and response surfaces were generated. After selecting the best separation configuration, this geometry was used in a Central Composite Design, consisting of 17 trials, which aimed to analyze the influence of three variables: viscosity, pressure and solids concentration. The viscosity levels studied ranged from 9.88 to 26.12 cP, the pressure values from 19.18 to 40.82 psi, and the suspension solid concentration levels from 1.65 to 4.35% in volume. With the accomplishment of the Central Composite Design, it was obtained high values of global separation efficiency (73.1 to 93.3%), still maintaining low split ratios (average value of 19.8%). The operating capacity, reduced efficiency, Euler number and cutting diameter were also evaluated. Through statistical analysis and model equations, the maximization of the separation was associated with high pressures and lower values of viscosity, the latter being the most significant variable in the analyzed responses. Lastly, CFD techniques were applied in order to simulate the internal flow of the "optimal" hydrocyclone. In the simulations, the tangential and axial velocity profiles were analyzed in four positions of the separator, in which a high influence of the viscosity could be observed in the tangential velocity profile.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/*
dc.subjectHidrociclonagempt_BR
dc.subjectOtimizaçãopt_BR
dc.subjectPlanejamento de Experimentospt_BR
dc.subjectSeparação sólido-líquidopt_BR
dc.subjectViscosidadept_BR
dc.subjectHydrocyclonept_BR
dc.subjectOptimizationpt_BR
dc.subjectExperimental designpt_BR
dc.subjectSolid-liquid separationpt_BR
dc.subjectViscositypt_BR
dc.subjectEngenharia Químicapt_BR
dc.titleOtimização geométrica e análise operacional em hidrociclones modulares utilizando fluidos newtonianospt_BR
dc.title.alternativeGeometric optimization and operational analysis in modular hydrocyclones using Newtonian fluidspt_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor-co1Bicalho, Isabele Cristina-
dc.contributor.advisor1Ataíde, Carlos Henrique-
dc.contributor.referee1Duarte, Cláudio Roberto-
dc.contributor.referee2Lima, Euclides Antônio Pereira de-
dc.contributor.referee3Souza, Francisco José de-
dc.contributor.referee4Santana Júnior, José Alair-
dc.contributor.referee5Malagoni, Ricardo Amâncio-
dc.creator.Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4276137T0pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoA separação de partículas sólidas presentes em misturas fluidas de alta viscosidade é requerida em várias operações industriais, como nas produções de petróleo, alimentos e beneficiamento de minérios. Nas indústrias de petróleo, além da preocupação ambiental, há a necessidade de remoção de partículas sólidas da fase fluida para eliminar interferências no funcionamento de equipamentos e controles. A viscosidade da suspensão é uma variável operacional não muito abordada no processo de separação por hidrociclones, e estudos envolvendo sólidos em fluidos newtonianos são comumente limitados às suspensões sólido-água. A fim de contribuir com o conhecimento da influência da reologia do fluido aplicado ao processo de separação em hidrociclones, objetivou-se, neste trabalho, realizar a separação de partículas em soluções de sacarose com diferentes viscosidades via hidrociclonagem. Para tanto, avaliou-se primeiramente a melhor configuração que, concomitantemente, produzisse elevada taxa de coleta de sólidos e reduzida perda de líquido pelo underflow. Neste primeiro estudo, analisaram-se duas variáveis geométricas, diâmetro de underflow e angulação da região cônica, que foram avaliadas em cinco níveis, totalizando 25 experimentos. Através de regressões múltiplas das respostas obtidas para eficiência de separação e razão de líquido, obteve-se correlações empíricas e foram geradas superfícies de respostas. Após seleção da melhor configuração de separação, esta geometria foi utilizada em um Planejamento Composto Central (PCC) constituído de 17 experimentos, os quais visavam analisar a influência de três variáveis: viscosidade, pressão e concentração de sólidos. Os níveis de viscosidade estudados variaram de 9,88 a 26,12 cP, os valores de pressão de 19,18 a 40,82 psi, para níveis de concentração de sólido na suspensão, de 1,65 a 4,35% em volume. Neste segundo planejamento, foram obtidos altos valores de eficiência global de separação (73,1 a 93,3%), mantendo-se ainda, baixas razões de líquido (valor médio de 19,8%). Foram também avaliados a capacidade de operação, eficiência reduzida de separação, número de Euler e diâmetro de corte. Por meio de análise estatística, constatou-se que a maximização da separação foi associada às altas pressões e menores valores de viscosidade, sendo esta última variável, a mais significativa nas respostas analisadas. Por fim, foram aplicadas técnicas de CFD com o intuito de simular o escoamento interno do hidrociclone utilizado no PCC. Nas simulações, foram analisados os perfis de velocidade tangencial e axial em quatro posições do separador, nas quais pôde-se observar alta influência da viscosidade no perfil de velocidade tangencial.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Químicapt_BR
dc.sizeorduration130pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURApt_BR
dc.identifier.doihttp://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.2092pt_BR
dc.orcid.putcode64173909-
dc.crossref.doibatchid8e918cb5-d6ef-4315-9f89-83369c320057-
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