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Estimação dos estados de biorreatores Anaeróbicos

Poleto, Camilla da Silva January 2018 (has links)
Biorreatores anaeróbicos são equipamentos que degradam matéria orgânica, produzindo gás metano e fertilizante, cujo processoé modelado por sistemas não-lineares. Este trabalho tem como objetivo estimar, através do estudo de modelos dinâmicos e da observação de dados coletados, a quantidade de substratos, bactérias e gás carbônico presentes em um biorreator, nos diversos pontos de sua operação. Para isso, foram utilizados e comparados dois filtros: o de Kalman Estendido e o de Partículas. Esses filtros visam amenizar o efeito do ruído nos dados coletados do experimento e geram estimativas dos estados do sistema, as quais podem ser utilizadas para operar o biorreator em sua máxima capacidade de produção. / Anaerobic bioreactors are devices that degrade organic matter, producing methane and fertilizer, whose process is modelled by non-linear systems. This work goals to estimate, through the study of dynamic models and the observation of collected data, the current amount of substrates, bacteria and carbon dioxide in a bioreactor, in the various points of its operation. For this, two filters were used and compared: Extended Kalman and Particles. These filters intent to attenuate the effect of noise on the collected data from the experiment and generate estimates of the system states, which can be used to operate the bioreactor at its maximum production capacity.
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Estimação dos estados de biorreatores Anaeróbicos

Poleto, Camilla da Silva January 2018 (has links)
Biorreatores anaeróbicos são equipamentos que degradam matéria orgânica, produzindo gás metano e fertilizante, cujo processoé modelado por sistemas não-lineares. Este trabalho tem como objetivo estimar, através do estudo de modelos dinâmicos e da observação de dados coletados, a quantidade de substratos, bactérias e gás carbônico presentes em um biorreator, nos diversos pontos de sua operação. Para isso, foram utilizados e comparados dois filtros: o de Kalman Estendido e o de Partículas. Esses filtros visam amenizar o efeito do ruído nos dados coletados do experimento e geram estimativas dos estados do sistema, as quais podem ser utilizadas para operar o biorreator em sua máxima capacidade de produção. / Anaerobic bioreactors are devices that degrade organic matter, producing methane and fertilizer, whose process is modelled by non-linear systems. This work goals to estimate, through the study of dynamic models and the observation of collected data, the current amount of substrates, bacteria and carbon dioxide in a bioreactor, in the various points of its operation. For this, two filters were used and compared: Extended Kalman and Particles. These filters intent to attenuate the effect of noise on the collected data from the experiment and generate estimates of the system states, which can be used to operate the bioreactor at its maximum production capacity.
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Estimação dos estados de biorreatores Anaeróbicos

Poleto, Camilla da Silva January 2018 (has links)
Biorreatores anaeróbicos são equipamentos que degradam matéria orgânica, produzindo gás metano e fertilizante, cujo processoé modelado por sistemas não-lineares. Este trabalho tem como objetivo estimar, através do estudo de modelos dinâmicos e da observação de dados coletados, a quantidade de substratos, bactérias e gás carbônico presentes em um biorreator, nos diversos pontos de sua operação. Para isso, foram utilizados e comparados dois filtros: o de Kalman Estendido e o de Partículas. Esses filtros visam amenizar o efeito do ruído nos dados coletados do experimento e geram estimativas dos estados do sistema, as quais podem ser utilizadas para operar o biorreator em sua máxima capacidade de produção. / Anaerobic bioreactors are devices that degrade organic matter, producing methane and fertilizer, whose process is modelled by non-linear systems. This work goals to estimate, through the study of dynamic models and the observation of collected data, the current amount of substrates, bacteria and carbon dioxide in a bioreactor, in the various points of its operation. For this, two filters were used and compared: Extended Kalman and Particles. These filters intent to attenuate the effect of noise on the collected data from the experiment and generate estimates of the system states, which can be used to operate the bioreactor at its maximum production capacity.
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Desenvolvimento de catalisadores para reforma e oxidação combinadas do metano

Silva, Tatiana de Freitas 20 March 2009 (has links)
Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2586.pdf: 2645999 bytes, checksum: c6a5661cf019268572490acf2470d414 (MD5) Previous issue date: 2009-03-20 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we studied the effects of the promoters of support (ZrO2, La2O3, CeO2, CeO2-ZrO2, CeO2-ZrO2-La2O3 and La2O3) in the nickel catalysts supported on γ-Al2O3 were studied. The supports were prepared by wet impregnation on γ- Al2O3 (Alfa Aesar) with 10% by weight of oxides of cerium, zirconium, lanthanum, ceria-zirconia, ceria-lanthanum and lanthanum-zirconium. The addition of nickel was performed by impregnation of the supports using an aqueous solution of Ni(NO3)2.6H2O (Fluka), followed by drying at 373 K for 24 hours and calcined in synthetic air (80 ml / min) at 823 K for 5 h. The samples were characterized by dispersive spectroscopy X-ray (EDX), analysis of BET, X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR), temperature programmed Desorption (TPD), and temperature programmed oxidation (TPO). The catalysts were studied for steam reforming, partial oxidation and oxidative reforming of methane. For steam reforming, the catalysts that have two promoters and the catalyst NiLaAl presented the highest catalytic activities. In the partial oxidation the values of conversion of methane produced by different catalysts are similar. In the oxidative reforming the catalysts that have only one type of promoter and the catalyst NiCeLaAl, above 500 º C showed the best catalytic performance. / Neste trabalho, foram estudados os efeitos dos promotores de suporte (ZrO2, La2O3, CeO2, CeO2-ZrO2, CeO2-La2O3 e La2O3-ZrO2) em catalisadores de níquel suportados em γ-Al2O3. Os suportes foram preparados por impregnação úmida em γ-Al2O3 (Alfa Aesar) com 10% em massa de óxidos de cério, zircônio, lantânio, céria-zircônia, céria-lantânia e lantânia-zircônia. A adição de níquel foi realizada por impregnação nos suportes usando uma solução aquosa de Ni(NO3)2.6H2O (Fluka), seguida por secagem a 373 K durante 24 horas e calcinados em ar sintético (80 ml / min) a 823 K por 5 h. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia dispersiva de raios-X (EDX), análise de BET, difração de raios-X (DRX), redução a temperatura programada (TPR), dessorção de H2 a temperatura programada e oxidação a temperatura programada (TPO). Os catalisadores foram estudados para a reforma a vapor, oxidação parcial e reforma oxidativa do metano. Para a reforma a vapor, os catalisadores que possuem dois promotores e o catalisador NiLaAl foram os que apresentaram maiores atividades catalíticas. Na oxidação parcial os valores de conversão do metano, apresentados pelos diferentes catalisadores, são próximos. Na reforma oxidativa os catalisadores que possuem apenas um tipo de promotor e o catalisador NiCeLaAl, acima de 500ºC, apresentaram os melhores desempenhos catalíticos.
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Emissão de gases de efeito estufa em solo sob integração lavoura-pecuária com ovinos no Sul do Brasil / Greehouse gases emission from soil under crop-livestock system with sheep in southern Brazil

Bastos, Diego Fernandes de January 2014 (has links)
O setor agropecuário exerce grande participação no aumento das concentrações de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera. A adoção de sistemas de produção como integração lavoura-pecuária (ILP) pode representar uma importante estratégia mitigadora das emissões desses gases do solo, desde que manejada de forma adequada. Foram realizados dois estudos com o objetivo de avaliar a emissão de GEE de um solo sob sistema ILP e assim contribuir para análise do potencial mitigador de GEE desse sistema. Ambos estudos foram realizados em um Argissolo sob ILP no Sul do Brasil. No estudo I, avaliou-se o efeito de dois métodos de pastoreio (contínuo e rotacionado) e de duas intensidades de pastejo (baixa e moderada) sobre as emissões de óxido nitroso (N2O) e metano (CH4) em um solo sob sistema de integração de ovinos em pastagem de azevém e soja no verão no período de um ano agrícola (2012/2013). No estudo II foi avaliado o efeito da aplicação de doses crescentes de urina de ovinos em pastagem de azevém submetidos à diferentes regimes hídricos (excesso de chuva e chuva normal do período) nas emissões de N2O bem como no fator de emissão (FE) de N2O da urina. No estudo II os teores de carbono orgânico dissolvido (COD), nitrogênio mineral (NH4+ e NO3-) e a porosidade do solo preenchida por água (PPA) foram monitorados durante o período de avaliação. As amostras de gás foram coletadas através do método de câmaras estáticas e analisadas por cromatografia gasosa em ambos estudos. Quanto ao estudo I, o solo sob ILP apresentou menores fluxos de emissão na fase da cultura de verão do que na fase de pastagem do sistema. A menor emissão média acumulada de N-N2O foi observada no tratamento pastejo continuo com intensidade moderada (717,68 g N-N2O ha-1) e a maior, observada no tratamento pastejo rotacionado com intensidade baixa (1020,14 g N-N2O ha-1). No estudo II, a emissão de N2O foi positivamente correlacionada com a (PPA) e teores de COD e amônio (NH4+). O fator médio de emissão de N2O para urina foi de 0,11 ± 0,04 % do N aplicado. O valor para o FE de N2O da urina de ovino encontrado no estudo II é bem inferior ao proposto pelo IPCC (1%). / Agriculture and livestock activities contribute to the increase of greenhouse gases (GHG) in the atmosphere. Alternative production systems, such as crop-livestock integration, may be an important strategy to mitigate soil GHG emissions if properly managed. Two studies were conducted to evaluate soil GHG emissions from crop-livestock integration under different management strategies. Both studies were established on an Oxisoil in Humid Subtropical climate of southern Brazil. In both studies, air samples for GHG flux determination were collected using the static closed chamber method, and analyzed by gas chromatography. The first study determined the effects two grazing systems (continuous and intermittent) and two grazing intensities (low and moderate) on soil nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) emissions during one year. Ryegrass (Lolium multiflorum L.) pasture is grazed by sheep during the winter months, while soybean is grown during the summer. The second study quantified soil N2O emissions and N2O emission factor (EF) of sheep urine following the application of different doses of sheep urine under two simulated precipitation condition (historical average and above average) on a ryegrass pasture. Dissolved organic carbon (DOC), and mineral N (ammonium-NH4+ and nitrate-NO3-) soil contents, and water filled pore space (WFPS) were determined at each air sampling event to correlate those soil variables with soil N2O flux. Soil GHG emissions were lower during the summer soybean (Glycine max L.) growing season than during the winter ryegrass pasture season. The first study showed that the lowest accumulated soil N2O emission was observed in the continuous and moderate intensity grazing treatment combination (717.68 g N-N2O ha-1), whereas the intermittent and low intensity grazing treatment combination resulted in greatest accumulated soil N2O emissions (1020.14 g N-N2O ha-1). In the second study, soil N2O flux was positively correlated with WFPS, DOC, and NH4+ soil contents. Averaged across doses, urine EF was 0.11 ± 0.04% of applied N. The urine EF reported in our study is significant smaller than the 1% EF proposed by the Intergovernmental Panel on Climate Change.
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Estudo de perovskitas LaMnO3 como catalisadores para a reação de combustão do metano

Santos, Vanessa Pereira Gonzaga January 2015 (has links)
Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-08T18:52:43Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Vanessa Pereira HOMOLOGAR.pdf: 2308655 bytes, checksum: 49d6d9607bdf33eb64733ffa46465cfb (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-20T18:32:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Vanessa Pereira HOMOLOGAR.pdf: 2308655 bytes, checksum: 49d6d9607bdf33eb64733ffa46465cfb (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-20T18:32:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Vanessa Pereira HOMOLOGAR.pdf: 2308655 bytes, checksum: 49d6d9607bdf33eb64733ffa46465cfb (MD5) / Catalisadores do tipo perovskita, LaMnO3, foram sintetizados pelos métodos citrato e coprecipitação. Parte destes materiais foi suportado em γ-alumina ou impregnados por via úmida com Pd e/ou Sn na concentração de 1% em massa. Os catalisadores foram avaliados na reação de combustão total do metano, tendo a sua atividade medida através de reação superficial termoprogramada (TPSR). Como padrão de comparação, sintetizou-se também uma amostra de referência de PdO/γ-Al2O3. As amostras foram caracterizadas por análise termogravimétrica (ATG), difração de raios X (DRX) e tiveram a sua área superficial medida por BET. As amostras contendo paládio foram ainda analisadas na reação de oxidação a temperatura programada (TPO) de modo a determinar a estabilidade das fases PdO presentes nestes materiais. Todas as amostras se apresentaram ativas para a reação de combustão do metano, sendo os materiais oriundos da rota citrato superiores aos materiais coprecipitados. A adição de paládio, mesmo em baixa concentração, mostrou-se positiva para a atividade catalítica, ao contrário do estanho, que resultou numa redução na conversão de metano final para estes materiais
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Digestão anaeróbia do glicerol oriundo da produção do biodiesel: alternativas para geração de energia e produtos de alto valor agregado. / Anaerobic digestion of glycerol from biodiesel production: alternatives for energy generation and Products with high added value.

Viana, Michael Barbosa 05 August 2016 (has links)
VIANA, M. B. Digestão anaeróbia do glicerol oriundo da produção do biodiesel: alternativas para geração de energia e produtos de alto valor agregado. 2016. 160 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-12-26T13:50:47Z No. of bitstreams: 1 2016_tese_mbviana.pdf: 9904925 bytes, checksum: 9cc93debaa2c63f8ae73cbac57c97b0e (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2017-01-06T13:54:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_tese_mbviana.pdf: 9904925 bytes, checksum: 9cc93debaa2c63f8ae73cbac57c97b0e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-06T13:54:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_tese_mbviana.pdf: 9904925 bytes, checksum: 9cc93debaa2c63f8ae73cbac57c97b0e (MD5) Previous issue date: 2016-08-05 / The present study aimed to evaluate glycerol from biodiesel as Substrate for synthesis of hydrogen (H2), methane (CH4) and carboxylic acids through Anaerobic digestion. Initially, bench tests were carried out in batch With the purpose of evaluating H2 production by varying the inoculum source (flocculent sludge From sewage treatment plant - ES, granular sludge from Brewery effluent treatment plant - EC, goat ruminal fluid - LR and one Uniform mixture of these inoculants - MX) and the strategy of inhibition of metagenesis - EIM (Addition of chloroform, acid shock and heat shock). After that, the Of the substrate / microorganism ratio (S0 / X0) in H2 production. The values ​​of S0 / X0 Tested ranged from 1 to 16 g of chemical oxygen demand (COD) / g of total solids Volatile compounds (VTS). For the experiments in continuous flow, a system of reactors was used UASB (upflow anaerobic sludge blanket) type, fed with Glycerol to evaluate H2 and CH4 production. In the last step of the research, Conducted batch tests to evaluate glycerol as a substrate to produce Caproic acid (C6), varying the origin of the inoculum, the concentration of ethanol, with and without Bioaumentation with Clostridium acetobutylicum. The results showed that inocula ES, LR and MX, added with chloroform, were the most efficient in selecting the Hydrogen producing bacteria, with yields varying between 0.12 and 0.21 mol H2 / mol glycerol. The S0 / X0 tests showed that the maximum H2 yield (32 mL H2 / gDQA or 35 L H2 / kg glycerol) was achieved when S0 / X0 of 10 gDQO / gSTV. Above this value, the H2 yield decreased, but the production rate Constant (on average 167 mL H2 / [gSTV.d]). The results in flow Showed that the UASB producer of H2 (RH) filled with carrier medium could be Stably operated at 50 kg COD / m3.d and produce 46 L biogas / d, 51% being composed of H2, which was reflected in a yield of 0.135 mol H2 / mol glycerol. The UASB reactor Producer of CH4, fed with diluted RH effluent, was operated with maximum VOC of 19 kg COD / m3.d and was able to produce 92 L biogas / d, 74% composed of CH4, Resulting in a methane-specific production of 0.25 m 3 CH 4 / kg COD added. In In terms of energy, H2 and CH4 produced by UASB reactors are capable of 171 MJ / m3 reactor. Based on the maximum concentrations of 1,3-propanediol, And caproic acid produced in laboratory scale, it was possible to estimate that A plant that generates 25 m3 glycerol / d can achieve a daily profitability between US $ 1,848.43 and 6,765.07, depending on the desired product. Finally, the production tests of C6 allowed to conclude that the highest concentration (3.8 g C6 / L) was found when sludge Granular from brewery effluent treatment plant was bioaumented, With addition of 100 mM ethanol. / O presente estudo teve como objetivo avaliar o glicerol proveniente de biodiesel como substrato para síntese de hidrogênio (H2), metano (CH4) e ácidos carboxílicos através de digestão anaeróbia. Inicialmente, foram realizados testes de bancada alimentados em batelada com a finalidade de avaliar a produção de H2 variando-se a fonte de inóculo (lodo floculento proveniente de estação de tratamento de esgoto sanitário – ES, lodo granular proveniente de estação de tratamento de efluente de cervejaria – EC, líquido ruminal de caprino – LR e uma mistura uniforme destes inóculos – MX) e a estratégia de inibição da metagênese – EIM (adição de clorofórmio, choque ácido e choque de calor). Depois disso, foi avaliado o efeito da relação substrato/micro-organismo (S0/X0) na produção de H2. Os valores de S0/X0 testados variaram entre 1 e 16 g de demanda química de oxigênio (DQO)/g de sólidos totais voláteis (STV). Para os experimentos em fluxo contínuo, foi usado um sistema de reatores anaeróbios do tipo UASB (upflow anaerobic sludge blanket) em série, alimentado com glicerol residual para avaliar a produção de H2 e CH4. Na última etapa da pesquisa, foram conduzidos testes em batelada para avaliar o glicerol como substrato para produzir ácidos caproico (C6), variando-se a origem do inóculo, a concentração de etanol, com e sem bioaumentação com Clostridium acetobutylicum. Os resultados comprovaram que os inóculos ES, LR e MX, adicionados de clorofórmio, foram os mais eficientes em selecionar as bactérias produtoras de hidrogênio, com rendimentos variando entre 0,12 e 0,21 mol H2/mol glicerol. Os testes de S0/X0 mostraram que o máximo rendimento de H2 (32 mL H2/gDQOadicionada ou 35 L H2/kg glicerol) foi alcançado quando aplicou-se S0/X0 de 10 gDQO/gSTV. Acima desse valor, o rendimento de H2 diminuiu, mas a taxa de produção específica se mantém constante (em média 167 mL H2/[gSTV.d]). Os resultados em fluxo contínuo mostraram que o UASB produtor de H2 (RH) preenchido com meio suporte pôde ser operado estavelmente a 50 kgDQO/m3.d e produzir 46 L biogás/d, sendo 51% composto por H2, o que se refletiu em um rendimento de 0,135 mol H2/mol glicerol. Já o reator UASB produtor de CH4, alimentado com efluente diluído do RH, foi operado com COV máxima de 19 kgDQO/m3.d e foi capaz de produzir 92 L biogás/d, sendo 74% composto por CH4, acarretando uma produção específica de metano igual a 0,25 m3CH4/kgDQO adicionada. Em termos energéticos, o H2 e o CH4 produzidos pelos reatores UASB são capazes de gerar 171 MJ/m3 reator. Com base nas concentrações máximas de 1,3-propanodiol, ácido propiônico e ácido caproico produzidos em escala de laboratório, foi possível estimar que uma usina que gera 25 m3 glicerol/d pode alcançar uma rentabilidade diária entre a US$ 1.848,43 e 6.765,07, dependendo do produto desejado. Por fim, os testes de produção de C6 permitiram concluir que a maior concentração (3,8 g C6/L) foi encontrada quando lodo granular proveniente de estação de tratamento de efluente de cervejaria foi bioaumentado, com adição de etanol a 100 mM.
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Simulação numérica da combustão de metano em câmara cilíndrica utilizando o CFX 10.0

Ronchetti, Bernardo January 2008 (has links)
As ferramentas de simulação numérica têm evoluído consideravelmente nos últimos vinte anos e aproximam-se cada vez mais do dia a dia das soluções de Engenharia, fornecendo diversas funcionalidades que o Engenheiro pode implementar para a previsão de fenômenos, antes exclusivamente compreendidos experimentalmente. Mesmo sendo muito úteis e razoavelmente compreensíveis para os usuários, estas ferramentas não compreendem toda a gama de adaptações necessárias para resolver casos específicos, e podem trazer prejuízos à compreensão do problema e até uma solução errônea do caso em questão. O objetivo do presente trabalho é utilizar uma ferramenta comercial de simulação numérica para a solução de dois casos de escoamentos reativos. Visa também discutir criticamente a solução obtida e apresentar uma maneira de aplicar os conhecimentos adquiridos na simulação de uma câmara de combustão real. O primeiro estudo de caso é uma câmara cilíndrica experimentada e apresentada em 1994 por Garreton e Simonin. Trata-se de um caso semelhante a fornalhas de aquecimento d’água e em processos com caldeiras fumotubulares. O queimador é de jatos concêntricos utilizando gás natural e ar atmosférico como reagentes. Uma análise das soluções obtidas com diferentes modelos de turbulência é realizada e discutida para uma segunda abordagem, onde a influência das condições de contorno do domínio e dos modelos de radiação são abordadas. O segundo estudo de caso é a câmara de combustão experimentada por Meier, 2000. A geometria e condições do caso assemelham-se a de combustores de turbinas a gás, incineradores e fornos industriais. O caso apresenta um escoamento muito turbulento e instável, de gás natural e ar atmosférico. Uma discussão sobre a metodologia de solução deste problema é feita para explorar os pontos comuns a soluções de combustores industriais, como por exemplo, o de um forno secador de minério rotativo. Os diferentes resultados numéricos obtidos nos dois casos mostram que todos os modelos geram resultados pelo menos qualitativamente coerentes, mas apresentam erros numéricos razoáveis. A partir da discussão dos resultados apresenta-se uma proposta de modelagem para um caso prático envolvendo uma geometria mais complexa, e apontam-se os pontos de risco para análise dos resultados. / Numerical simulation tools have reasonably evolved in the last twenty years and are getting increasingly closer to routine Engineering solutions, providing features that the Engineer can use to predict phenomena that were previously only experimentally understood. Despite being useful and easy-to-understand, these tools do not include all adaptations required to solve specific cases, leading to misunderstanding of the problem and even to wrong solutions. The present study aimed at using a commercial CFD code for the solution of two reacting flow cases, critically discussing the solutions and presenting an application of acquired the knowledge in simulations of real combustion chambers. The first case study was a cylindrical chamber, tested and presented in 1994 by Garreton and Simonin, which is similar to water-heating boilers and parallel tube furnaces. The burner uses concentric jets, with natural gas and atmospheric air as reactants. An analysis of the obtained solutions applying different turbulence models was carried out, and the solutions were discussed in a second approach on boundary conditions and radiation transfer models. The second case study was the combustion chamber tested by Meier, 2000. Its geometry and boundary conditions are similar to those of gas turbine combustors, incinerators, and industrial furnaces. The chamber presents a strongly turbulent and unstable flow of natural gas and atmospheric air. The methodology to solve this problem was discussed, considering issues also found in solutions for industrial burners, such as those used in mineral rotatory dryers. The different numerical results obtained in both cases show that all models provide at least qualitatively coherent results, but present numerical errors. Based on the discussion of the results, a proposal for modeling a practical case involving a much more complex geometry is presented, and risk issues for further result analysis are pointed out.
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Simulação numérica da combustão de metano em câmara cilíndrica utilizando o CFX 10.0

Ronchetti, Bernardo January 2008 (has links)
As ferramentas de simulação numérica têm evoluído consideravelmente nos últimos vinte anos e aproximam-se cada vez mais do dia a dia das soluções de Engenharia, fornecendo diversas funcionalidades que o Engenheiro pode implementar para a previsão de fenômenos, antes exclusivamente compreendidos experimentalmente. Mesmo sendo muito úteis e razoavelmente compreensíveis para os usuários, estas ferramentas não compreendem toda a gama de adaptações necessárias para resolver casos específicos, e podem trazer prejuízos à compreensão do problema e até uma solução errônea do caso em questão. O objetivo do presente trabalho é utilizar uma ferramenta comercial de simulação numérica para a solução de dois casos de escoamentos reativos. Visa também discutir criticamente a solução obtida e apresentar uma maneira de aplicar os conhecimentos adquiridos na simulação de uma câmara de combustão real. O primeiro estudo de caso é uma câmara cilíndrica experimentada e apresentada em 1994 por Garreton e Simonin. Trata-se de um caso semelhante a fornalhas de aquecimento d’água e em processos com caldeiras fumotubulares. O queimador é de jatos concêntricos utilizando gás natural e ar atmosférico como reagentes. Uma análise das soluções obtidas com diferentes modelos de turbulência é realizada e discutida para uma segunda abordagem, onde a influência das condições de contorno do domínio e dos modelos de radiação são abordadas. O segundo estudo de caso é a câmara de combustão experimentada por Meier, 2000. A geometria e condições do caso assemelham-se a de combustores de turbinas a gás, incineradores e fornos industriais. O caso apresenta um escoamento muito turbulento e instável, de gás natural e ar atmosférico. Uma discussão sobre a metodologia de solução deste problema é feita para explorar os pontos comuns a soluções de combustores industriais, como por exemplo, o de um forno secador de minério rotativo. Os diferentes resultados numéricos obtidos nos dois casos mostram que todos os modelos geram resultados pelo menos qualitativamente coerentes, mas apresentam erros numéricos razoáveis. A partir da discussão dos resultados apresenta-se uma proposta de modelagem para um caso prático envolvendo uma geometria mais complexa, e apontam-se os pontos de risco para análise dos resultados. / Numerical simulation tools have reasonably evolved in the last twenty years and are getting increasingly closer to routine Engineering solutions, providing features that the Engineer can use to predict phenomena that were previously only experimentally understood. Despite being useful and easy-to-understand, these tools do not include all adaptations required to solve specific cases, leading to misunderstanding of the problem and even to wrong solutions. The present study aimed at using a commercial CFD code for the solution of two reacting flow cases, critically discussing the solutions and presenting an application of acquired the knowledge in simulations of real combustion chambers. The first case study was a cylindrical chamber, tested and presented in 1994 by Garreton and Simonin, which is similar to water-heating boilers and parallel tube furnaces. The burner uses concentric jets, with natural gas and atmospheric air as reactants. An analysis of the obtained solutions applying different turbulence models was carried out, and the solutions were discussed in a second approach on boundary conditions and radiation transfer models. The second case study was the combustion chamber tested by Meier, 2000. Its geometry and boundary conditions are similar to those of gas turbine combustors, incinerators, and industrial furnaces. The chamber presents a strongly turbulent and unstable flow of natural gas and atmospheric air. The methodology to solve this problem was discussed, considering issues also found in solutions for industrial burners, such as those used in mineral rotatory dryers. The different numerical results obtained in both cases show that all models provide at least qualitatively coherent results, but present numerical errors. Based on the discussion of the results, a proposal for modeling a practical case involving a much more complex geometry is presented, and risk issues for further result analysis are pointed out.
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Emissão de gases de efeito estufa em solo sob integração lavoura-pecuária com ovinos no Sul do Brasil / Greehouse gases emission from soil under crop-livestock system with sheep in southern Brazil

Bastos, Diego Fernandes de January 2014 (has links)
O setor agropecuário exerce grande participação no aumento das concentrações de gases de efeito estufa (GEE) na atmosfera. A adoção de sistemas de produção como integração lavoura-pecuária (ILP) pode representar uma importante estratégia mitigadora das emissões desses gases do solo, desde que manejada de forma adequada. Foram realizados dois estudos com o objetivo de avaliar a emissão de GEE de um solo sob sistema ILP e assim contribuir para análise do potencial mitigador de GEE desse sistema. Ambos estudos foram realizados em um Argissolo sob ILP no Sul do Brasil. No estudo I, avaliou-se o efeito de dois métodos de pastoreio (contínuo e rotacionado) e de duas intensidades de pastejo (baixa e moderada) sobre as emissões de óxido nitroso (N2O) e metano (CH4) em um solo sob sistema de integração de ovinos em pastagem de azevém e soja no verão no período de um ano agrícola (2012/2013). No estudo II foi avaliado o efeito da aplicação de doses crescentes de urina de ovinos em pastagem de azevém submetidos à diferentes regimes hídricos (excesso de chuva e chuva normal do período) nas emissões de N2O bem como no fator de emissão (FE) de N2O da urina. No estudo II os teores de carbono orgânico dissolvido (COD), nitrogênio mineral (NH4+ e NO3-) e a porosidade do solo preenchida por água (PPA) foram monitorados durante o período de avaliação. As amostras de gás foram coletadas através do método de câmaras estáticas e analisadas por cromatografia gasosa em ambos estudos. Quanto ao estudo I, o solo sob ILP apresentou menores fluxos de emissão na fase da cultura de verão do que na fase de pastagem do sistema. A menor emissão média acumulada de N-N2O foi observada no tratamento pastejo continuo com intensidade moderada (717,68 g N-N2O ha-1) e a maior, observada no tratamento pastejo rotacionado com intensidade baixa (1020,14 g N-N2O ha-1). No estudo II, a emissão de N2O foi positivamente correlacionada com a (PPA) e teores de COD e amônio (NH4+). O fator médio de emissão de N2O para urina foi de 0,11 ± 0,04 % do N aplicado. O valor para o FE de N2O da urina de ovino encontrado no estudo II é bem inferior ao proposto pelo IPCC (1%). / Agriculture and livestock activities contribute to the increase of greenhouse gases (GHG) in the atmosphere. Alternative production systems, such as crop-livestock integration, may be an important strategy to mitigate soil GHG emissions if properly managed. Two studies were conducted to evaluate soil GHG emissions from crop-livestock integration under different management strategies. Both studies were established on an Oxisoil in Humid Subtropical climate of southern Brazil. In both studies, air samples for GHG flux determination were collected using the static closed chamber method, and analyzed by gas chromatography. The first study determined the effects two grazing systems (continuous and intermittent) and two grazing intensities (low and moderate) on soil nitrous oxide (N2O) and methane (CH4) emissions during one year. Ryegrass (Lolium multiflorum L.) pasture is grazed by sheep during the winter months, while soybean is grown during the summer. The second study quantified soil N2O emissions and N2O emission factor (EF) of sheep urine following the application of different doses of sheep urine under two simulated precipitation condition (historical average and above average) on a ryegrass pasture. Dissolved organic carbon (DOC), and mineral N (ammonium-NH4+ and nitrate-NO3-) soil contents, and water filled pore space (WFPS) were determined at each air sampling event to correlate those soil variables with soil N2O flux. Soil GHG emissions were lower during the summer soybean (Glycine max L.) growing season than during the winter ryegrass pasture season. The first study showed that the lowest accumulated soil N2O emission was observed in the continuous and moderate intensity grazing treatment combination (717.68 g N-N2O ha-1), whereas the intermittent and low intensity grazing treatment combination resulted in greatest accumulated soil N2O emissions (1020.14 g N-N2O ha-1). In the second study, soil N2O flux was positively correlated with WFPS, DOC, and NH4+ soil contents. Averaged across doses, urine EF was 0.11 ± 0.04% of applied N. The urine EF reported in our study is significant smaller than the 1% EF proposed by the Intergovernmental Panel on Climate Change.

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