Remoções quase totais de clorofenóis, por processos anaeróbios, já foram atingidas mediante elevada concentração de matéria orgânica e um número considerável de fontes de carbono. Porém, é necessário que se investigue o desempenho dos reatores submetidos a condições menos idealizadas. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para avaliar um reator anaeróbio de leito fluidificado (RALF) como etapa de pré-tratamento de substrato sintético contendo pentaclorofenol (PCP). Para isso, foram adotadas as seguintes condições experimentais: fonte única de carbono; concentração reduzida de matéria orgânica; biomassa não previamente adaptada, e menores tempos de detenção hidráulica. Para cumprir o objetivo citado, foram desenvolvidos dois reatores, com 2,2 e 16 litros, respectivamente, e foram realizadas etapas de avaliação de materiais suporte, estudo de diversas interações (partícula/fluido, partículas fluido, biopartícula/fluido e biopartículas/fluido), e análise do desempenho do RALF sem PCP e com PCP. Os materiais suporte escolhidos foram a alumina, o basalto e o carvão ativado granular, todos com diâmetros próximos a 3 mm. Eles foram avaliados em ensaios de caracterização física, de microscopia eletrônica de varredura, de fluidodinâmica e de análise de imagens. O carvão apresentou os melhores resultados e foi escolhido para a continuidade do trabalho. As interações foram analisadas através de ensaios fluidodinâmicos, isotermas de adsorção, dentre outros. Nas condições experimentais utilizadas, a biomassa aumentou a densidade da partícula, fato que foi comprovado pelos ensaios para determinação da velocidade mínima de fluidificação, de expansão e porosidade do leito, e também de velocidade terminal da partícula isolada. As isotermas de adsorção demonstraram que a presença de matéria orgânica diminuiu em 9% a adsorção do PCP. O RALF apresentou um comportamento satisfatório no período de operação sem PCP. Nos 105 dias de operação, a eficiência média de remoção de DQO ficou quase sempre superior a 90%, e os outros parâmetros de monitoramento de desempenho apresentaram valores típicos, indicando estabilidade no processo. A presença de PCP no sistema, nas concentrações utilizadas, não alterou a qualidade da biomassa presente, e nem os parâmetros de monitoramento de desempenho, como DQO, alcalinidade, pH e ácidos voláteis. Mesmo sob condições menos idealizadas, foi observado um desempenho satisfatório do reator na remoção do PCP. Em concentrações variando de 1 a 6 mg/L, foram observadas eficiências médias de remoção de 93% e 70%, respectivamente, para os 80 dias de operação nessas condições. Diante dos resultados obtidos, foi possível concluir que a remoção de PCP em um RALF pode ser atingida mediante condições operacionais mais simples. / The almost total removal of chlorophenols by anaerobic processes has been achieved under high concentrations of organic matter and a considerably large number of carbon sources. However, it is necessary to investigate the performance of such reactors under less idealized conditions. The present work shows the development of a new methodology for evaluating the use of an anaerobic fluidized bed reactor (AFBR) in the pretreatment step of a synthetic substrate containing pentachlorophenol (PCP). In order to do that, the following experimental conditions were used: a single source of carbon; reduced concentrations of organic matter; non-previously adapted biomass, and smaller hydraulic retention times. To achieve the main objective, two reactors, one having a volume of 2.2 L and the other one, 16 L, were especially designed; evaluation steps of support material and the study of several interactions (particle/fluid, particles/fluid, bioparticle/fluid, bioparticles/fluid) were carried out, and the performance of the AFBR with and without PCP was analyzed. The three support materials employed were alumina, basalt and granular activated carbon, all having average diameters of 3 mm. These materials were evaluated through physical characterization methods, microscopy, hydrodynamic and image analyses. The activated coal showed the best results and was exclusively employed in the remainder of the work. The interactions were analyzed by hydrodynamics and adsorption isotherms, to name but a few. Under the experimental conditions employed, the biomass made the particle density increase, a fact that was verified in the determination of the minimum fluidization velocity, the bed porosity and expansion as well as the terminal velocity of isolated particles. The adsorption isotherms showed a decrease of 9% in PCP absorption due to the existence of organic matter. The AFBR showed satisfactory results during the operation without PCP. In the 105 days of operation, the average efficiency of COD removal remained almost always over 90%, while the other performance monitoring parameters remained at typical values, indicating the process stability. The presence of PCP under the concentrations used in the system did not seem to affect neither the quality of the biomass nor the performance monitoring parameters, like COD, alkalinity, pH and volatile acids. Even under less idealized conditions, the reactor showed good performance in removing PCP. The average efficiencies of removal attained around 93% and 70% for concentrations of 1 to 6 mg/L respectively. These concentration levels were kept during 80 days. In view of the results obtained, it is possible to conclude that reasonably good efficiency of PCP removal in AFBR can be attained under simpler operational conditions.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-07T13:52:52Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseComputacionalCampos.pdf: 8199135 bytes, checksum: 4e41ee450e20c1b754db24b43b82d5fa (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-16T13:18:05Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseComputacionalCampos.pdf: 8199135 bytes, checksum: 4e41ee450e20c1b754db24b43b82d5fa (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-16T13:18:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseComputacionalCampos.pdf: 8199135 bytes, checksum: 4e41ee450e20c1b754db24b43b82d5fa (MD5) Previous issue date: 2008 / A simulação numérica do escoamento de ar em ambientes internos é na atualidade o método mais apropriado para análise de conforto térmico em ambientes internos. O escoamento de ar nesses ambientes configura-se como um escoamento complexo, pois, em regra geral, é uma combinação de escoamentos cisalhantes livres (jatos) e cisalhantes de parede, além disso, esses escoamentos são governados por forças de inércia e forças de empuxo, caracterizando-o como de convecção mista. A combinação desses mecanismos cria um escoamento com características complexas, como zonas de recirculação, vórtices, descolamento e recolamento de camada-limite dentre outras. Portanto, a precisão da solução estará diretamente ligada, principalmente, na habilidade do modelo de turbulência adotado de reproduzir as características turbulentas do escoamento de ar e da transferência térmica. O objetivo principal do presente trabalho foi a simulação computacional do ambiente térmico interno do galpão que abriga os geradores e motores Wärtzilä da Usina Termelétrica Santana no estado do Amapá. A formulação matemática baseada na solução das equações gerais de conservação inclui uma análise dos principais modelos de turbulência aplicados ao escoamento de ar em ambientes internos, assim como os processos de transferência de calor associados. Na modelagem numérica o método de volumes finitos é usado na discretização das equações de conservação, através do código comercial Fluent-Airpak, que foi usado nas simulações computacionais para a análise dos campos de velocidade e temperatura do ar. A utilização correta do programa computacional foi testada e validada para o problema através da simulação precisa de casos retirados da literatura. Os resultados numéricos foram comparados a dados obtidos de medições experimentais realizados no galpão e apresentou boa concordância, considerando a complexidade do problema simulado, o objetivo da simulação em face da diminuição da temperatura no interior do galpão e, também, em função das limitações encontradas quando da tomada das medições experimentais. Além disso, foram feitas simulações de estratégias de melhoria do ambiente térmico da Usina, baseadas na realidade levantada e nos resultados da simulação numérica. Finalmente, foram realizadas simulações do protótipo de solução proposto para a diminuição da temperatura interna do galpão o que possibilitará um aumento, na faixa de 20 a 30%, do tempo de permanência no interior do galpão. / The numerical simulation of the airflow in internal environments is in the present time the most appropriate method for analysis of thermal comfort indoors. The airflow in these environments is configured as a complex one, therefore, in general, it is a combination of free-shear flow (jet) and of wall-shear flow, moreover, these are governed by inertia and buoyancy forces, characterizing a situation of mixing convection. The combination of these mechanisms creates an airflow with complex characteristics, as recirculation zones, vortices, detachment and re-attachment of boundary layer amongst others. Therefore, the precision of the solution will be directly connected, mainly, with the ability of the adopted turbulence model to reproduce the turbulent characteristics of the airflow and thermal transfers. The main objective of the present work was the computational simulation of the internal thermal environment of the enclosure which shelters the generators and the Wärtzilä engines of the thermo-electric power plant of Santana in the state of Amapá (Brazil). The mathematical formulation based on the solution of the general equations of conservation includes an analysis of the principal models of turbulence applied to the airflow inside the enclosure, as well as the heat transfer processes associated. The finite-volume numerical method is used in the discretization of the conservation equations, through the Fluent-Airpak software, for the analysis of the distribution of air velocity and temperature fields. The correct use of the software was tested and validated by successfully simulating problems solved by other authors. The numerical results of the airflow in the enclosure were compared with the experimental data and presented a good agreement, by considering the complexity of the simulated problem and the limitations and difficulties found during measurements. Moreover, simulations are presented of strategies for improvement of the thermal environment, based on the actual reality and on the results of the numerical simulations. Finally, simulations of a prototype solution are presented with the reduction of the internal temperature in the enclosure. This solution allows an increase of the exposure time inside the enclosure, from 20 up to 30%, and improves the thermal comfort of the thermo-electric power plant.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-16T19:29:28Z No. of bitstreams: 1 AKLEINO SILVESTRE DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 6288381 bytes, checksum: f65c5bdc20bfda0cdb5930837d5d1894 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-16T19:29:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AKLEINO SILVESTRE DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2016..pdf: 6288381 bytes, checksum: f65c5bdc20bfda0cdb5930837d5d1894 (MD5) Previous issue date: 2016-09-29 / O consumo de água doce vem crescendo muito no mundo inteiro e sua possível escassez tornou-se um dos temas mais discutidos na atualidade. Com isso há necessidade de desenvolver novas estratégias para suprir a falta de água potável. Dentre elas, destacam-se a dessalinização. Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo avaliar um ciclone convencional utilizado para dessalinização da água salgada com adição de cinco bicos injetores, localizados na parte superior do mesmo. O modelo matemático adotado considera escoamento tridimensional, turbulento, estacionário e não isotérmico para a fase gasosa, e a aplicação do modelo Lagrangeano para as partículas. As equações de conservação da massa, de momento linear, de energia e as do modelo de turbulência SST , bem como as equações constitutivas e as condições de contorno foram resolvidas com auxílio do software comercial Ansys CFX. São apresentados os resultados dos campos de pressão, temperatura, velocidade e fração mássica, linhas de fluxo, trajetórias das partículas, perfis de velocidade, de pressão total e de temperatura total no interior do separador ciclônico térmico. Constatouse o caráter tridimensional do escoamento gás-partícula no interior do ciclone com presenças de regiões de zonas de recirculação e de inversão de fluxo. Os resultados mostraram que a variação das temperaturas na alimentação, tanto do ar como da água, influência na geração de vapor no interior do separador ciclônico. Porém é preciso um estudo cauteloso, como por exemplo, avaliar a influência do comprimento da parte cônica, tanto na fluidodinâmica quanto na cinética, para tentar aumentar o tempo de residência das partículas e com isso contribuir para o aquecimento da partícula. / The consumption of fresh water has been increasing worldwide and its possible shortage has become one of the most discussed topics today. With this, there is a need to develop new strategies to address the lack of potable water. Among them, desalination. In this sense, the present work aims to evaluate a conventional cyclone used for the desalination of salt water with the addition of five injector nozzles, located in the upper part of the same. The mathematical model adopted considers three-dimensional, turbulent, stationary and nonisothermal flow for the gas phase, and the application of the Lagrangian model to the particles. The equations of conservation of mass, linear momentum, energy and those of the SST w turbulence model, as well as the constitutive equations and the boundary conditions were solved with the commercial software Ansys CFX. The results of the fields of pressure, temperature, velocity and mass fraction, flow lines, particle trajectories, velocity profiles, total pressure and total temperature inside the thermal cyclone separator are presented. It was noted three-dimensional character of the gas-particle flow within the cyclone presence regions with recirculation zones and reverse flow. The results showed that the temperature variation in both air and water influences the generation of steam inside the cyclonic separator. However, a cautious study is required, for example, to evaluate the influence of the length of the conic part, both in fluid dynamics and kinetics, to try to increase the residence time of the particles and thereby contribute to the heating of the particle.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-05T19:00:32Z No. of bitstreams: 1 EVALDO MARCOS ASCENDINO PEREIRA – TESE (PPGEP) 2015.pdf: 8939459 bytes, checksum: e1aafd638233894a238ae405231508a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-05T19:00:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EVALDO MARCOS ASCENDINO PEREIRA – TESE (PPGEP) 2015.pdf: 8939459 bytes, checksum: e1aafd638233894a238ae405231508a3 (MD5) Previous issue date: 2015-05-29 / CNPq / Subprodutos à base de óleo de rícino são utilizados na fabricação de vários produtos de base comercialmente importantes, tais como: surfactantes, lubrificantes, tintas, produtos farmacêuticos, cosméticos, poliésteres, polímeros, etc. A mamona tem na sua composição aproximadamente 50% de óleo, com especiais características, tais como elevada viscosidade, estabilidade ao calor e pressão, baixo ponto de congelamento e habilidade para formar substâncias cerosas após tratamentos químicos. A mamona é um candidato potencial para a produção de biodiesel; No entanto, este produto deve ser seco, a fim de reduzir o teor de umidade (10%), para o armazenamento seguro. A secagem é uma operação complexa, que envolve a transferência transiente de calor e de massa, que provoca transformações físicas e químicas do produto, o qual, por sua vez, pode causar alterações na qualidade do mesmo, bem como nos mecanismos de transferência de calor e de massa . Este trabalho apresenta um estudo experimental e numérico da secagem de frutos de mamona (Ricinus communis L., variedade "BRSEnergia"). Um modelo matemático tridimensional transiente é apresentado para predizer a transferência de massa e calor e simular a distribuição do teor de umidade e temperatura no interior do sólido, considerando as propriedades termofí sicas constantes, utilizando-se o software ANSYS CFX®. Para a validação da metodologia numérica foram realizados experimentos de secagem com frutos de mam ona da variedade BRS Energia. Nos experimentos, foram usadas temperaturas de secagem de 40, 50, 60, 70, 80, 90 e 100 ºC. Os dados experimentais de secagem foram ajustados ao modelo matemático empírico de Page, apresentando para todos os tratamentos coeficientes de determinação (R2) superiores a 99,60% e valores de desvio-padrão da estimativa (SE) inferiores a 0,0165. As cinéticas de secagem de teor de umidade e temperatura obtidos por meio do CFX® foram comparados com as cinéticas experimentais de secagem e uma boa aproximação foram obtidas. Coeficientes de massa difusivo foram obtidos para diferentes condições de secagem. Verificou-se que os coeficientes de transporte de massa difusivo tendem a aumentar com o aumento da temperatura do ar de secagem. / Castor oil-based by-products are used in the manufacture of several commercially important commodities like surfactants, coatings, greases, pharmaceuticals, cosmetics, polyesters, polymers, etc . The castor bean has in the compositions approximately 50% oil, with special characteristics such as high viscosity, heat and pressure stability, low freezing point and ability to form waxy substances after chemical treatments. The castor bean is a potential candidate for the production of biodiesel; However, this product must be dried, in order, to reduce moisture content (10%), for safe storage. Drying is a complex operation involving transient transfer of heat and mass that provokes physical and chemical transformations in the product, which, in turn, may cause changes in the quality thereof, as well as the mechanisms of heat and mass transfer. This work presents an experimental and numerical study of castor bean fruits drying (Ricinus communis L., variety "BRS Energia"). A three-dimensional transient mathematical model is presented to predict the heat and mass transfer and to simulate the distribution of temperature and moisture content inside the solid, considering the constant thermophysical properties, using ANSYS CFX® software. For validation of the numerical methodology were performed drying experiments with castor bean fruits of the variety BRS Energy. In the experiments, were used drying temperatures of 40, 50, 60, 70, 80, 90 and 100ºC. The experimental data of drying were adjusted to the empirical mathematical model of Page, presenting for all treatments, coefficients of determination (R2) greater than 99.60% and standard deviation values of the estimate (SE) lower than 0.0165. The drying kinetics of temperature and moisture content obtained by CFX® were compared with the experimental drying kinetics and a good approximation has been obtained. Diffusive mass coefficients were obtained for different drying conditions. It was found that the diffusive mass transport coefficients tend to increase with increasing drying air temperature.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-11-06Bitstream added on 2014-06-13T18:26:31Z : No. of bitstreams: 1 fogal_mlf_me_bauru.pdf: 1973940 bytes, checksum: 7fa4d89826d2cfb9214807f1ec353036 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho apresenta-se uma análise teórica e experimental dos resultados comparativos entre as curvas características de um ventilador axial utilizado em um sistema de pulverização agrícola para um ângulo de ataque da pá em 32 graus nas rotações de 1500, 1750, 2600 e 3000 rpm e resultados numéricos da influência da variação do ângulo de ataque da pá em 28, 32 e 36 graus e da otimização do sistema de pulverização ambos para uma rotaç]ao de 2600 rpm. O campo médio turbulento foi obtido com a aplicação da média temporal sendo que o modelo de turbulência exigido para o fechamento do conjunto de equações foi o modelo k-ε de duas equações. A resolução de todos os fenômenos acoplados foi alcançada com o auxílio do código de fluidodinâmica computacional CFX que utiliza a técnica dos volumes finitos como método numérico. Para validação da análise teórica, realizaram-se experimentos em um túnel de vento horizontal de seção circular com diâmetro de 622 mm, usando um tubo de Pitot para as tomadas de pressão de acordo com a norma para ensaios em laboratório. Apresentam-se resultados qualitativos na forma de vetores e mapas de gradiente de velocidade e, quantitativos na forma de tabelas e gráficos para as curvas características. / This paper presents a theoretical and experimental analysis of comparative results the characteristic curves of an axial fan used in an agricultural spraying system for a blade attack angle of 32 degrees at rotations of 1500, 1750, 2600 and 3000 rpm and numerical results for the influence of blade attack angle variation at 28, 32 and 36 degrees and optimization of the spraying system, both for a rotation of 2600 rpm. The average turbulent field was obtained from the application of time average where the turbulence model required for closing the set of equations was the k-ε model for two equations. Resolution of all connected phenomena was achieved with the help of the fluid dynamics computacional, CFX, which uses the finite volumes technique as a numerical method. In order to validate the theoretical analysis, an experiment was conducted in a circular section of a horizontal wind tunnel, 622 mm in diameter and 6220 mm in length, using a Pitot tube for pressure readings according to the norm for laboratory assays. Qualitative results are shown as vectors and gradient maps for speed and quantitative results are shown in tables and graphics for characteristic curves.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5797.pdf: 4020114 bytes, checksum: 6512b1824308fd9cb725adcf72277695 (MD5) Previous issue date: 2014-02-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The industrialization process and the fast growth of cities lead to an increase of respiratory diseases and, therefore, lead to the beginning of studies involving particle deposition in human lung airways. This work used Computational Fluid Dynamics (CFD) to evaluate the air flow and particle deposition process in three bifurcations of human respiratory system bronchia, considering three ramifications. The model has been validated by the comparison with experimental data available in the literature. It was considered four inlet rates, which correspond to sleep, resting, moderate activity and intense activity breathing conditions of adult male, with particles diameters varying from 1 to 10 μm. It was observed that the air flow is more intense in the inner region of the model, since it was used a parabolic velocity profile at the inlet, and the presence of secondary motion. The particle deposition increased with the intensity of the activity due to higher momentum of the particles, resulting in greater deposition by inertial impaction. Furthermore, CFD techniques were used to compare the particle deposition process during inhalation and further breath holding and exhalation, separately. It was observed a higher number of deposited particles during breath holding when compared with exhalation, justifying the medical recommendations to hold the breath during few seconds after the inhalation of pharmaceutical aerosols. Lastly, the physical mechanisms of gravitational sedimentation, Brownian diffusion and inertial impaction were evaluated and indicated that gravitational sedimentation is more active for bigger particles, while Brownian diffusion has more importance for particles with smaller diameters, and both have more influence in situations involving low speed. Therefore, it can be concluded that CFD is a viable technique and it can be used to represent the physical phenomena of air flow and particle deposition in the portion of respiratory system considered in this work. / O processo de industrialização e o rápido crescimento dos centros urbanos levaram a uma maior incidência de doenças respiratórias e, consequentemente, ao início dos estudos envolvendo deposição de partículas nas vias respiratórias humanas. Este trabalho utilizou a Fluidodinâmica Computacional (CFD) para avaliar o escoamento de ar e a deposição de partículas nos brônquios do sistema respiratório humano, considerando três ramificações. O modelo foi validado através da comparação com dados experimentais disponíveis na literatura. Foram consideradas quatro vazões de entrada, correspondendo às condições de sono, repouso, atividade moderada e atividade intensa de um indivíduo homem adulto, com diâmetro de partícula variando de 1 a 10 μm. Foi observado que o fluxo de ar foi mais intenso região interna do modelo, uma vez que foi utilizado um perfil parabólico na entrada, e a presença de escoamento secundário. A deposição da partícula aumentou com a intensidade da atividade do indivíduo devido a uma maior quantidade de movimento das partículas, resultando em uma maior deposição por impactação inercial. Além disso, as técnicas de CFD foram utilizadas para comparar o processo de deposição das partículas durante a inalação seguida de suspensão da respiração e expiração, separadamente. Foi observada uma maior deposição durante a suspensão da respiração, justificando as recomendações médicas para suspender a respiração durante alguns segundos depois da inalação de aerossóis farmacêuticos. Por fim, os mecanismos físicos de sedimentação gravitacional, difusão Browniana e impactação inercial foram avaliados e indicaram que a sedimentação gravitacional é mais atuante para partículas maiores, enquanto o mecanismo difusional tem maior importância para partículas com diâmetros menores, de forma que ambos têm maior influência em situações envolvendo baixa velocidade. Dessa forma, pode-se concluir que as ferramentas de CFD são viáveis e podem ser utilizadas para representar o fenômeno físico de escoamento de ar e de deposição de partículas na porção do sistema respiratório considerada neste trabalho.

Submitted by Aelson Maciera (aelsoncm@terra.com.br) on 2017-06-05T18:05:00Z No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-06-05T18:19:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2017-06-05T18:19:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T18:24:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissEMLM.pdf: 4999609 bytes, checksum: 95744c602244ec5bde3892ae1ab471e5 (MD5) Previous issue date: 2017-01-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / The fluid catalytic cracking (FCC) is an important process in oil industry, since it converts heavier fractions in lighter ones, which are more valuable. The catalyst particles (typically m) are deactivated during the reacting process and need to be regenerated before returning to the reactor. Temperature is a key factor that promotes coke formation and deactivation inside the reactor. As a consequence, it is necessary to cool down the solid catalyst particles before returning them to the reactor. The cooling system is usually outside the regenerator in a specific designed heat exchanger, that uses water as cold fluid. The catalyst cooler was not much studied before and many contributions can be made for improvements and intensification. The goal of this work was to contribute with this topic, using Computational Fluid Dynamics (CFD) to evaluate the gas-solid flow behavior in characteristic geometries of the catalyst cooler. Commercial package Fluent by ANSYS v14.5 was used during simulation and Eulerian model was applied for the solid phase. The volume fraction phase for the solid phase, solid and gas velocities were evaluated and described. The results were compared in terms of gas-solids flow in different geometries and showed a hydrodynamic explanation different from that currently used by the authors to justify the intensification of thermal exchange in this type of equipment. In short, longer solid-wall contact time will be primarily responsible for efficient heat transfer. / O craqueamento catalítico fluidizado é um processo amplamente utilizado no campo do refino de petróleo. Na unidade de craqueamento, frações pesadas são transformadas em outras mais leves e com maior valor de mercado (gasolina, diesel, naftas). Após o craqueamento, o catalisador é regenerado e retorna ao reator. A temperatura do catalisador é um parâmetro que possui forte influência sobre o processo. O resfriamento de catalisador é feito em unidades externas a fim de controlar a temperatura de entrada do catalisador no reator. O funcionamento deste sistema ainda foi pouco explorado e o objetivo deste trabalho foi o de simular o escoamento gás-sólido em geometrias características de colunas para resfriamento de catalisador com diferentes condições de operação, assim tentando contribuir com o conhecimento sobre este processo. Técnicas de Fluidodinâmica Computacional foram usadas para a simulação de diferentes geometrias com o programa comercial FLUENT do pacote ANSYS v14.5. As distribuições fração volumétrica dos sólidos e de velocidades do gás e fase particulada foram analisados como parâmetros de interesse hidrodinâmico. Os resultados foram comparados em termos de escoamento gás-sólido em diferentes geometrias e mostraram uma explicação hidrodinâmica diferente da atualmente utilizada pelos autores para justificar a intensificação de troca térmica em este tipo de equipamentos. Em suma, maior contato sólido-parede seria o principal responsável pela transferência eficiente de calor.

Submitted by Nestor Proenza Perez null (nestor@feg.unesp.br) on 2016-07-25T14:02:32Z No. of bitstreams: 1 TESIS VERSÃO FINAL NESTOR PROENZA.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-07-28T12:09:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 perez_np_dr_guara.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:09:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 perez_np_dr_guara.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi realizada a caracterização física, geométrica e fluidodinâmica do bagaço de cana-de-açúcar visando o projeto e dimensionamento de um gaseificador de leito fluidizado borbulhante para pequena e média capacidade térmica (até 25 MW térmicos). As principais propriedades físicas e químicas como massa específica real, aparente e a granel, assim como os teores de umidade, cinzas, material volátil e carbono fixo presentes neste material foram determinadas aplicando normas vigentes para este tipo de resíduo. Também foi realizada uma caracterização geométrica através de técnicas de análise de imagens, determinando-se a esfericidade e razão de aspecto para todas as faixas de diâmetro de partículas estudadas, obtendo-se um valor médio de 0,39 no caso da esfericidade para o bagaço em seu estado natural. Através do estudo fluidodinâmico verificou-se que partículas de bagaço de cana com diâmetros característicos entre 0,59 – 9,5 mm não são fluidizáveis, apresentando uma tendência a coesão e formação de canais preferenciais. Foi constatado que o emprego dos modelos existentes até agora para a previsão da velocidade mínima de fluidização (Vmf), tanto para partículas de bagaço, quanto para misturas delas com material inerte, não preveem de forma adequada este parâmetro. Indicando erros entre 85% e mais de 100% em cada um desses caso, pelo que foram deselvolvidos dois novos modelos específicos para partículas de bagaço de cana e para misturas delas com areia, os quais previram com melhor exatidão os valores da (Vmf), com um erro máximo de 6,3%, para partículas de bagaço, e de até 30% para 88% das 25 condições experimentais testadas no caso de misturas. Conclui-se também que, para garantir uma boa fluidização, a fração em massa máxima de bagaço na mistura deve ser entre 2 - 5%. Uma nova metodologia é proposta baseada nos novos modelos desenvolvidos para a determinação da (Vmf), tornando possível o projeto e dimensionamento de gaseificadores de leito fluidizado borbulhante, sendo determinado que reatores trabalhando com misturas de bagaço e areia são 30% maiores que reatores empregando somente partículas de bagaço de cana-de-açúcar com uma eficiência a frio de 58,5%. / In this work is carried out a physical, geometric and fluid-dynamics characterization of sugarcane bagasse, aiming to design and sizing a bubbling fluidized bed gasifier for small and medium power (up to 25 MW thermal). The main physical and chemical properties as real density, bulk density and apparent density, as well as, the content of moisture, ash, volatile matter and fixed carbon present in the bagasse, were determined by applying the standars norms suitable for this type of residue. It was also made a geometric characterization by image analysis techniques, being determined the sphericity and aspect ratio for all diameter ranger of studied particles, obtaining an average value of 0.39 in the case of sphericity for bagasse in it is natural form. Through the fluid dynamic study it was found that bagasse particles with typical diameters between 0,59 – 9,5 mm are not fluidizable, showing a tendency to cohesion and formation of preferential channels. It has been found that the use of the existing models to date for determination of the minimum fluidization velocity for bagasse particles and for mixtures of them with inert, do not predict the right way this parameter, introduced errors of up to 85% to over 100% in both cases, therefore were developed two new models specifically for sugarcane bagasse particles and mixtures of them with sand, with a maximum error of 6.3% in the first case, and 30% for the 88% of the 25 experimental conditions tested in the case of mixtures. Concluding that to ensure a good fluidization, the maximum mass fraction of bagasse in the mixture should be between 2 - 5%. A new methodology is proposed based on the new models developed, making possible the design and dimensioning of the bubbling fluidized bed gasifier, determining that reactors working with mixtures of sugarcane bagasse and sand are 30% higher than reactors employing solely sugarcane bagasse particles, with a cold gas efficiency of 58.5%.

O presente estudo consistiu em avaliar os parâmetros aerodinâmicos de um modelo de ônibus rodoviário, comparando os resultados obtidos de simulação computacional via CFD (Computational Fluid Dynamics) com aqueles obtidos na experimentação em túnel de vento. O ônibus estudado foi do tipo rodoviário de um fabricante local, modelo Paradiso 1200. O veículo foi modelado em um software CAD (SolidWorks®) em duas escalas: 1/42 e 1/24. Além disso, para obter a comparação com a literatura, foram analisados dois tamanhos diferentes de um modelo do corpo de Ahmed. Posteriormente, foram criadas as malhas com as geometrias 3D e realizados os testes computacionais no software ANSYS FLUENT® para os quatro modelos, com o intuito de identificar alguns parâmetros aerodinâmicos como o coeficiente de arrasto, coeficiente de pressão, entre outros. Para as análises com o corpo de Ahmed foram utilizados os modelos de turbulência Spalart – Allmaras, κ – ε Standard, κ – ε RNG, κ – ω Standard, κ – ω SST e SST. Para os modelos de ônibus foram simulados apenas o modelo κ – ε Standard. Para a realização dos experimentos foi empregado um túnel de vento de circuito aberto, onde foram realizados testes de distribuição de pressão e arrasto aerodinâmico, variando a altura do vão livre entre a mesa automobilística e a superfície inferior dos modelos. Nos ensaios dos modelos onde houve a variação da altura em relação à mesa automobilística, foi identificado um aumento de 4,5% no valor do coeficiente de arrasto (Cd) para o corpo de Ahmed menor e 6,1% para o ônibus em escala 1/42. Comparando-se os resultados obtidos nos ensaios experimentais com aqueles obtidos nas análises numéricas, também ocorreram variações no Cd para todos os modelos. Nos ensaios de pressão o coeficiente de pressão (Cp) foi praticamente o mesmo entre os valores obtidos na análise em CFD e os valores experimentais, para ambos os modelos. Foram também realizados ensaios de visualização usando tufts de lã distribuídos na superfície externa do modelo menor de Ahmed e do modelo maior do ônibus. Esses ensaios indicaram nitidamente as regiões de recirculação de ar nos modelos, o que em parte não foi possível observar na análise computacional. Diante disso, verifica-se que os resultados experimentais obtidos em túnel de vento ainda são os mais confiáveis e utilizados, apesar dos altos custos envolvidos na construção de modelos, na instrumentação de alta tecnologia hoje disponível, nos métodos de visualização e na energia consumida nos testes. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2016-12-09T18:14:15Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Giovanni Matheus Rech.pdf: 20273449 bytes, checksum: 70c97b02eb18e1d8b69454f3e92fe23d (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-09T18:14:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Giovanni Matheus Rech.pdf: 20273449 bytes, checksum: 70c97b02eb18e1d8b69454f3e92fe23d (MD5) Previous issue date: 2016-12-09 / The present study was to evaluate the aerodynamic parameters of a road bus model by comparing the results of computer simulation via CFD (Computational Fluid Dynamics) with those obtained in experiments in a wind tunnel. The bus studied was a road type from a local manufacturer, Paradiso 1200 model. The vehicle was modeled on a CAD software (SolidWorks®) on two scales: 1/42 and 1/24. Furthermore, for comparison with the literature, we analyzed two different sizes of Ahmed body model. Thereafter, the meshes were created from 3D geometry and the computational tests performed with FLUENT® ANSYS software for the four models in order to identify some aerodynamic parameters such as the drag coefficient, pressure coefficient, among others. For analysis of Ahmed bodies, the turbulence models Spalart - Allmaras, κ - ε Standard, κ - ε RNG, κ - ω Standard, κ - ω SST and SST were used. For bus models, the turbulence model κ - ε Standard was only used. For the experiments we used an open circuit wind tunnel, where tests of pressure distribution and aerodynamic drag were performed, varying the height of the clearance between the automotive table and the bottom surface of the models. In the model tests, in which there were the height variation relative to the automotive table, an increase of 4.5% in the value of the drag coefficient (Cd) for the lower Ahmed body, and 6.1% for the bus 1/42 scale were identified. In pressure tests, the pressure coefficients (Cp) were almost the same between the values obtained from the CFD analysis and experimental values for both models. Visualization tests using wool tufts distributed on the outer surface of the smaller Ahmed model and the higher bus model were also performed. These tests clearly indicated the air recirculation regions in models, which in part was not observed in the computational analysis. Thus, it appears that the experimental results are in wind tunnel still the most reliable and used despite the high costs involved in the building models, in the high-tech instrumentation available today, in the visualization methods and in the energy consumed in the tests.

Escoamentos gás-sólido em sistemas de leito fluidizado circulante são muito comuns em processos industriais, sendo objeto de pesquisa nos últimos anos pela sua natureza altamente complexa. O estudo de parâmetros inerentes às características fluidodinâmicas deste escoamento, como por exemplo, do perfil de pressão estática na coluna de fluidização rápida, pode mostrar o caminho para a prevenção de situações não desejadas em processos desenvolvidos na indústria química e de petróleo, bem como na geração de energia elétrica. Apesar da existência de vários trabalhos realizados sobre o assunto, é frequente encontrar divergências nos resultados apontados pelos diversos autores. Assim, visando contribuir com o melhor entendimento do fenômeno de escoamento gás-sólido em regime de fluidização rápida, este estudo teve como objetivo simular o escoamento gás-sólido no interior de uma coluna riser de um sistema de leito fluidizado circulante a frio utilizando fluidodinâmica computacional, procurando determinar o perfil axial de pressão estática sob diferentes condições operacionais. Para tanto, o método dos volumes finitos, por meio do programa computacional comercial ANSYS-FLUENT™ v. 16.0, foi aplicado para a análise fluidodinâmica no interior do riser. Além do perfil de pressão, as simulações determinaram os campos de velocidade do sólido e do gás, bem como, a distribuição da concentração de sólidos, dentre outros parâmetros de interesse. Para a validação do modelo computacional, os resultados obtidos na simulação da queda de pressão axial ao longo da coluna riser foram comparados com dados experimentais obtidos em um sistema piloto que teve a sua geometria reproduzida nas simulações. Os resultados obtidos mostram concordância satisfatória entre os valores das simulações e os dados experimentais disponíveis. / Gas-solid flows in circulating fluidized bed systems are very common in industrial processes, being a research subject in recent years because of its highly complex nature. The study of parameters related to the hydrodynamics characteristics of this flow, such as the static pressure profile along the column in fast fluidization, can show the way to prevent undesired situations found in processes of the chemical and petroleum industry, as well as in boilers for power generation. Despite the existence of several studies conducted on the subject, there are differences in the results pointed out by several authors. Thus, in order to contribute to a better understanding of the phenomenon of gas-solid flow in fast fluidization regime, this study aimed to model and simulate the gas-solid multiphase flow inside a riser of a circulating fluidized bed by using computational fluid dynamics, in order to determine the axial pressure profile under different operating conditions. Therefore, the finite volume method, through ANSYS-FLUENT™ v.16.0-commercial software was applied to analyze the hydrodynamics of the gas-solid flow inside the riser. In addition to the pressure profile, simulations determined the solid and gas velocity fields, and also the distribution of the solids holdup, among other parameters of interest. To validate the computational model, the results obtained from simulations of the axial pressure drop across the riser column were compared with experimental data obtained in a pilot system, which had its geometry reproduced in the simulations. The results obtained showed good agreement between the values of the simulations and those available from experimental data.