Este estudo apresenta a modelagem fluidodinâmica de um reator solar utilizado para Processos Oxidativos Avançados (POA). Desenvolveu-se um modelo que considera a fluidodinâmica, o campo de radiação e cinética da reação de actinometria química (ferrioxalato), em regime transiente. Essa modelagem foi feita utilizando-se o código de fluidodinâmica computacional PHOENICS. Para análise dos resultados de simulações com o modelo, consideraram-se os dados experimentais de actinometria química para um trecho do reator, constituído de dois tubos (hairpin), e de distribuição de tempos de residência (DTR), para o reator completo, constituído de dez tubos. Os dados experimentais foram obtidos por RIBEIRO (2009). O resultado da análise da distribuição do tempo de residência do reator completo mostrou que o modelo baseado em escoamento laminar apresentou uma maior aderência aos dados experimentais de DTR. Como os experimentos de actinometria foram realizados em trecho com dois tubos do reator, construiu-se a geometria do hairpin que apresentou uma DTR mais aderente aos modelos teóricos. Outra simplificação foi necessária para a modelagem do campo de radiação de forma mais precisa, adaptando-se o hairpin para um tubo reto simples. A partir dos resultados de actinometria química foi possível estimar, pelo modelo, a taxa de fótons incidentes na parede do reator. / This study consists of the fluid dynamic modeling of a solar reactor used in Advanced Oxidation Processes (AOP). The model was developed by considering fluid dynamics, radiation field and the kinetics of the chemical actinometry reaction (ferrioxalate) in transient regime. This modeling was developed using computational fluid dynamics (CFD) in PHOENICS. Simulation results based on the model were analyzed by comparing them with a set of chemical actinometry experimental data obtained by RIBEIRO (2009). This considered a reactor section constituted by two pipes (hairpin), and the residence time distribution (RTD) of the complete reactor, composed of ten pipes. Residence time distribution results showed that the laminar flow model presented a better fitting to experimental data. Since the actinometry experiments were carried out in a reactor section with two pipes, a new geometry was designed, which resulted in a better fitting of RTD results with theoretical models. In order to obtain a more precise radiation field model, another simplification was necessary, which consisted of assuming a straight cylindrical pipe geometry. The use of the chemical actinometry and the radiation field model enabled the estimation of the incident photons rate at reactor wall.

Este estudo apresenta a modelagem fluidodinâmica de um reator solar utilizado para Processos Oxidativos Avançados (POA). Desenvolveu-se um modelo que considera a fluidodinâmica, o campo de radiação e cinética da reação de actinometria química (ferrioxalato), em regime transiente. Essa modelagem foi feita utilizando-se o código de fluidodinâmica computacional PHOENICS. Para análise dos resultados de simulações com o modelo, consideraram-se os dados experimentais de actinometria química para um trecho do reator, constituído de dois tubos (hairpin), e de distribuição de tempos de residência (DTR), para o reator completo, constituído de dez tubos. Os dados experimentais foram obtidos por RIBEIRO (2009). O resultado da análise da distribuição do tempo de residência do reator completo mostrou que o modelo baseado em escoamento laminar apresentou uma maior aderência aos dados experimentais de DTR. Como os experimentos de actinometria foram realizados em trecho com dois tubos do reator, construiu-se a geometria do hairpin que apresentou uma DTR mais aderente aos modelos teóricos. Outra simplificação foi necessária para a modelagem do campo de radiação de forma mais precisa, adaptando-se o hairpin para um tubo reto simples. A partir dos resultados de actinometria química foi possível estimar, pelo modelo, a taxa de fótons incidentes na parede do reator. / This study consists of the fluid dynamic modeling of a solar reactor used in Advanced Oxidation Processes (AOP). The model was developed by considering fluid dynamics, radiation field and the kinetics of the chemical actinometry reaction (ferrioxalate) in transient regime. This modeling was developed using computational fluid dynamics (CFD) in PHOENICS. Simulation results based on the model were analyzed by comparing them with a set of chemical actinometry experimental data obtained by RIBEIRO (2009). This considered a reactor section constituted by two pipes (hairpin), and the residence time distribution (RTD) of the complete reactor, composed of ten pipes. Residence time distribution results showed that the laminar flow model presented a better fitting to experimental data. Since the actinometry experiments were carried out in a reactor section with two pipes, a new geometry was designed, which resulted in a better fitting of RTD results with theoretical models. In order to obtain a more precise radiation field model, another simplification was necessary, which consisted of assuming a straight cylindrical pipe geometry. The use of the chemical actinometry and the radiation field model enabled the estimation of the incident photons rate at reactor wall.