Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2017-05-11T17:59:30Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertação - versão final.pdf: 2247413 bytes, checksum: 866e7cc003d956cc17501a1a3d33a800 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-11T17:59:30Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) dissertação - versão final.pdf: 2247413 bytes, checksum: 866e7cc003d956cc17501a1a3d33a800 (MD5) Previous issue date: 2016-04-19 / CNEN / Os estudos atuais sobre o comportamento termofluidodinâmico do núcleo dos reatores VHTGR da 4ª geração são comumente desenvolvidos em análises 3-D em CFD (fluidodinâmica computacional) o que muitas vezes requer bastante tempo e complexos cálculos matemáticos para a realização destas análises. A proposta deste projeto é realizar a análise termofluidodinâmica do escoamento do gás refrigerante hélio num canal típico de reator VHTGR de núcleo prismático avaliando grandezas de interesse como temperatura, pressão e velocidade do fluido e a distribuição de temperaturas na parede do canal refrigerante, a partir do desenvolvimento de um código computacional em MATLAB considerando o escoamento no canal unidimensional, reduzindo assim significativamente o tempo de processamento dos cálculos. O modelo desenvolvido utiliza três diferentes referências para as propriedades físicas do hélio: expressões dadas pelo KTA (Comissão Alemã de Normas de Segurança Nuclear), a ferramenta computacional REFPROP e um conjunto de valores constantes para todo o canal. Com a utilização destas três referências é possível simular o escoamento tratando o gás tanto compressível como incompressível. Os resultados obtidos apresentaram valores para as grandezas de interesse bastante próximos e revelaram que não há diferenças significativas na utilização das diferentes referências utilizadas no projeto, uma outra conclusão importante a ser observada é a não dependência no comportamento termofluidodinâmico do hélio dos efeitos de compressibilidade do gás. O estudo também indicou que o gás não sofre efeitos severos devido à elevada variação de temperatura no canal, uma vez que este entra a 914 K e sai a aproximadamente 1263 K, o que afirma a excelente utilização do hélio como fluido refrigerante em canais de reatores VHTGR. A comparação dos resultados obtidos neste trabalho com outro existente na literatura serviu para confirmar a efetividade do método de consideração unidimensional do escoamento do gás no canal refrigerante em substituição à modelos realizados em 3-D, para a faixa de pressão e temperatura usadas no projeto, uma vez que os resultados obtidos foram praticamente os mesmos nas condições iguais de operação. / The current studies about the thermalfluiddynamic behavior of the VHTGR core reactors of 4th generation are commonly developed in 3-D analysis in CFD (computational fluid dynamics), which often requires considerable time and complex mathematical calculations for carrying out these analysis. The purpose of this project is to achieve thermalfluiddynamic analysis of flow of gas helium refrigerant in a typical channel of VHTGR prismatic core reactor evaluating magnitudes of interest such as temperature, pressure and fluid velocity and temperature distribution in the wall of the coolant channel from the development of a computer code in MATLAB considering the flow on onedimensional channel, thereby significantly reducing the processing time of calculations. The model uses three different references to the physical properties of helium: expressions given by the KTA (German committee of nuclear safety standards), the computational tool REFPROP and a set of constant values for the entire channel. With the use of these three references it is possible to simulate the flow treating the gas both compressible and incompressible. The results showed very close values for the interest quantities and revealed that there are no significant differences in the use of different references used in the project. Another important conclusion to be observed is the independency of helium in the gas compressibility effects on thermalfluiddynamic behavior. The study also indicated that the gas undergoes no severe effects due to high temperature variations in the channel, since this goes in the channel at 914 K and exits at approximately 1263 K, which shows the excellent use of helium as a refrigerant fluid in reactor channels VHTGR. The comparison of results obtained in this work with others in the literature served to confirm the effectiveness of the onedimensional consideration of method of gas flow in the coolant channel to replace the models made in 3-D for the pressure range and temperature used in the project since the results obtained were almost the same in the same operating conditions.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-09-03T20:13:43Z No. of bitstreams: 1 FABIANA PIMENTEL MACÊDO FARIAS - TESE PPGEP 2006..pdf: 6819431 bytes, checksum: 61825d33b2b61b2732d80e7e82b96b05 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-03T20:13:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FABIANA PIMENTEL MACÊDO FARIAS - TESE PPGEP 2006..pdf: 6819431 bytes, checksum: 61825d33b2b61b2732d80e7e82b96b05 (MD5) Previous issue date: 2006-04-19 / Os ciclones são equipamentos utilizados em processos químicos, em diversas operações unitárias, com o objetivo de promover a separação de sólido e/ou líquido de uma corrente gasosa e secar sólidos. Neste sentido, o presente trabalho propõe um estudo teórico da termofluidodinâmica de um ciclone como secador. O modelo matemático considera escoamento tri-dimensional, turbulento e estacionário para a fase gasosa, e o modelo Lagrangeano para as partículas. As equações diferenciais que representam o fenômeno físico foram resolvidas numericamente pelo método dos volumes finitos, com esquema de interpolação UPWIND para os termos convectivos e o algoritmo SIMPLEC para o acoplamento pressão-velocidade. Como aplicação, a metodologia foi usada para predizer a secagem do bagaço de cana-de-açúcar em um ciclone. As simulações foram realizadas utilizando o código computacional CFX-3D. Resultados do teor de umidade, temperatura e variações dimensionais da partícula, distribuição de velocidade, pressão e temperatura do ar de secagem, para diversas condições do ar, geometria do ciclone e velocidade inicial da partícula são apresentados e analisados. Constatou-se o caráter tridimensional do escoamento gás-partícula no interior do ciclone com presenças de regiões de zonas de recirculação e de inversão de fluxo, apresentando razoável concordância com os dados experimentais. Verificou-se que a cinética de secagem, o aquecimento e o tempo de residência das partículas são afetadas pelas condições do ar de secagem e geometria do ciclone, e quando comparadas com dados experimentais apresentaram boa aproximação. O ciclone com seção de entrada quadrada se mostrou mais eficiente, do ponto de vista de secagem, quando comparados com os dutos de seção retangulares vertical e horizontal. / Cyclones are equipments very used in chemical processes, in several units operations. Their aim is to promote the solid and/or a liquid separation from a gas stream and dry solids. In this sense, the present work proposes a theoretical study of thermal fluid dynamics of a cyclone as dryer. The mathematical model considers three-dimensional, turbulent and stationary flow for gas phase, and Lagrange model for particles. The governing equations were solved numerically with the finite-volumes method, using UPWIND interpolation scheme for convective terms and algorithm SIMPLEC for pressure-velocity coupling. As an application, the methodology was used to predict the sugar cane bagasse drying in a cyclone. Simulations had been carried out using the computational code CFX-3D. Results of the moisture content, temperature and dimensional variations of the particles and velocity, pressure and temperature distributions of the air drying, to several air conditions, shape of the cyclone and initial velocity of particle is presented and analyzed. Three-dimensional gas-particle flow, recirculation zones and inversion flow were verified inside the cyclone. Numerical data fitted well experimental ones. It was verified that the kinetic drying, temperature and residence time of the particles were affected by air drying conditions and cyclone geometry. Cyclone with square inlet section were more efficient to dry than cyclone with vertical and horizontal rectangular section duct.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-17T19:08:47Z No. of bitstreams: 1 DANIELLE DE LIMA VIEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 2977283 bytes, checksum: 76868ac7a0711cd9560eee5a78b8bf43 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DANIELLE DE LIMA VIEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 2977283 bytes, checksum: 76868ac7a0711cd9560eee5a78b8bf43 (MD5) Previous issue date: 2017-09 / Na indústria petroquímica e de processamento de petróleo o riser é o principal equipamento da unidade de craqueamento catalítico fluido (FCC), utilizado para o refino de frações pesadas do petróleo. Para o projeto e otimização do riser é essencial compreender a termofluidodinâmica da mistura gás -sólido no seu interior. Neste aspecto a fluidodinâmica computacional (CFD) tem demonstrado ser uma boa alternativa para o estudo de sistemas complexos. Portanto, este trabalho tem como objetivo estudar a termofluidodinâmica de um riser de FCC com alto fluxo, via CFD usando o software comercial Ansys Fluent versão 15. O modelo matemático é baseado na abordagem Euleriana – Euleriana, considerando a Teoria Cinética do Escoamento Granular (KTGF) e o modelo de turbulência de duas equações k - ϵ Disperso. Resultados numéricos dos campos de velocidade, fração volumétrica e pressão das fases gasosa e particulada, a temperatura constante, são apresentados, analisados e comparados com dados de uma planta experimental com 76 mm ID e altura de 10 m, apresentando boa concordância, exceto nas regiões com alta densidade de partículas. Assim, o modelo proposto mostrou-se mais adequado a representação do fluxo em regiões e condições operacionais que resultam em menores concentrações de partículas (menor fluxo de sólidos e/ou maior vazão do gás). / In the petrochemical and oil processing industry riser is the main equipment of the fluid catalytic cracking (FCC) unit, used for the refining of heavy petroleum fractions. For design and optimization of riser, it is essential to understand the thermo fluid dynamics of the gas-solid mixture inside. In this respect, computational fluid dynamics (CFD) has been shown to be a good alternative for the study of complex systems. Therefore, this work aims to study the thermo fluid dynamics of a FCC riser with high flux, via CFD using commercial software Ansys Fluent version 15. The mathematical model is based on the Eulerian - Eulerian approach, considering a Kinetic Theory of Granular Flow (KTGF) and the k - ϵ two equations turbulence model. Numerical results of fields of velocity, volumetric fraction and pressure of the gas and particulate phases, at constant temperature, are presented, analyzed and compared with data of an experimental plant with 76 mm ID and 10 m height, presenting good agreement, except in regions with high particle density. Thus, the proposed model showed better representation of the flow in regions and operating conditions that result in lower particle concentrations (lower solids flow and / or higher gas flow).