Orientador: Milton Mori / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-09T09:36:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vegini_AtilanoAntonio_D.pdf: 28017713 bytes, checksum: b5c4951104b5d515ebe084a6388a6ea2 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho é apresentado o código computacional CYCLO, programa desenvolvido especificamente para predizer o escoamento multifásico em ciclones. Os ciclones são equipamentos utilizados na indústria, principalmente, para a separação de material particulado de correntes gasosas. Desde o início da industrialização até a atualidade, os ciclones são investigados cientificamente na tentativa de elucidar o real funcionamento deste complexo sistema de escoamento que ocorre no interior destes equipamentos. Com o avanço computacional, as modernas técnicas da fluidodinâmica computacional (CFD), têm se mostrado capaz de auxiliar nas investigações científicas sobre os ciclones. O código CYCLO, é um destes programas baseado nas técnicas da fluidodinâmica computacional (CFD). Consiste de um modelo multifásico num referencial euleriano, e composto de equações diferenciais parciais que são resolvidas numericamente através da aplicação do método dos volumes finitos, com acoplamento pressão-velocidade e malha numérica deslocada. A hipótese de simetria no eixo é assumida, tornando possível a utilização de um modelo 3DSimétrico em coordenadas cilíndricas. O código CYCLO torna possível à utilização de até três fases sólidas, cada uma caracterizada por seu tamanho de partícula, massa específica e fração volumétrica. O escoamento da fase sólida é considerado invíscido e a transferência de quantidade de movimento interfase predito pela adoção de um modelo de força de arraste. Para representar o comportamento anisotrópico dos tensores de Reynolds na fase gasosa, é utilizado um modelo de turbulência híbrido composto por uma combinação do modelo k-e padrão para os componentes radiais e axiais do tensor de Reynolds, e, para os componentes tangenciais por intermédio da teoria do comprimento de mistura de Prandtl. Os objetivos deste trabalho vão desde a verificação e validação do código CYCLO com seu modelo multifásico euleriano-euleriano e todas suas hipóteses simplificadoras, até a apresentação de aplicações práticas do uso das técnicas de CFD. Para a verificação e validação do código, os resultados obtidos numericamente são comparados com valores experimentais para o escoamento monofásico e para o escoamento multifásico. Como exemplo de aplicação prática das técnicas de CFD, é apresentado a utilização do código na análise e projeto de ciclones industriais / Abstract: In this work it is presented the computational code CYCLO, which is a program developed specifically to predict the dynamic behavior of the gas-solid flow in cyclones. The cyclones have been used extensively in many industries for a long time for separating the particles from gaseous streams. Since the beginning of the industrialization until the present time, the cyclones are investigated scientifically in order to elucidate the real functioning of this complex flow behavior inside of these equipments. With the computational advance, the modern techniques of the computational fluid dynamics (CFD), has been capable to assist in the scientific inquiries concerning cyclones. The CYCLO code is one of these programs based on computational fluid dynamics (CFD) techniques. The program consists of a multiphase flow model based on the Eulerian-Eulerian approach and it is composed of several partial differential equations, which are solved using the finite volume method with pressure-velocity coupling and staggered grids. The axial symmetry hypothesis is assumed, which makes possible to apply the 3D symmetric model in cylindrical coordinate. The CYCLO code makes possible the use of up to three solid phases, each one represented by a particle diameter, density and specific volumetric fraction. The solid-phase flow is considered inviscid and drag forces between phases are responsible for the gas-solid interaction. To represent an anisotropic behavior of the Reynolds stress in the gas phase, it is used a hybrid model composed of the combination of the (k-e) standard model for the radial and axial components and Prandt¿s longitudinal mixing model for the tangential components. The purpose of the present study is to verify and validate the model used by the CYCLO code and to show practical applications of the use of CFD techniques. In order to verify and validate the code, numerical results were compared with experimental data for gas and gas-solid flows. As practical examples of application of CFD techniques, the code was used to the analysis and design of industrial cyclones / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-11T18:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_FernandoFabris_M.pdf: 2246872 bytes, checksum: 214594df4e03b6e7638cc0a23a757366 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: As empresas de petróleo, através de seu segmento de exploração e produção - E&P - têm buscado o'aproveitamento das reservas de óleos. pesados, delimitando-as e produzindo-as de forma economicamente viável. Nessa busca, a atividade de Elevação e Escoamento tem o papel de viabilizar a movimentação desses óleos através de linhas e dutos. Um óleo é geralmente denominado pesado quando sua densidade é maior que 934 kg/m3, ou seja, seu grau API é inferior a 20, e sua viscosidade maior que 100 cP em condições de reservatório, características que dificultam sua movimentação e processamento primário. Este trabalho investiga o escoamento trifásico de misturas de óleo pesado cru com ar e água em um tubo vertical de vidro, em proporções variadas das três fases, no qual a água é injetada de forma a impedir o contato do óleo com a parede e reduzir o atrito (sistema core-flow). Para cada trio de vazões lidas nos correspondentes rotâmetros, determinou-se o padrão de escoamento com o auxílio de uma câmera de filmagem rápida (1000 quadros/segundo), e mediu-se o gradiente de pressão por meio de um transdutor diferencial de pressão. Os resultados são apresentados na forma de mapas de fluxo baseados nas velocidades superficiais e gráficos de gradiente de pressão total, possibilitando algumas comparações e interpretações. A principal conclusão aponta para a grande viabilidade da técnica de escoamento proposta. / Abstract: The oil companies, by their Exploration and Production departments (E&P), have worldwide sought viable means of recovery and prQduction of heavy oil fields, so as to aggregate and delimit those reserves in order to provide the highest revenues. In this search, the role of elevation and flow is to supply an adequate transport for these oils through lines and ducts. An oil is generally considered to be 'heavy' whenever its density is higher than 934 kg/m3 (i.e. API degree lower thari 20) and its viscosity is higher than 100 cP at reservo ir conditions; these features make it difficult their transportation and primary processing. In this work the threephase flow of a heavy crude oil, air and water in a vertical glass pipe, at several combinations of flow rates, is investigated, in which water is injected so as to avoid oil-wall contact and reduce friction (core-flow system). For each trio offlow rates read at the correspondent rotameters, the flow pattem was determined using a high speed camera (1000 ftames/second), and the pressure gradient was provided by a differential pressure transducer. The results are presented in flow maps based on superficial velocities and total pressure gradient 'plots, allowing some comparisons and interpretations. The main conclusion indicates the great viability of the proposed flow technique. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

O presente trabalho tem como objetivo fundamental a construção de um sistema de identificação capaz de diagnosticar em tempo real as diferentes configurações de escoamentos bifásicos horizontais. É importante ressaltar que o desenvolvimento deste know-how é capital para a operação eficaz de instalações de manipulação e ou transporte de fluidos multifásicos, e representa, hoje, um dos grandes desafios nas indústrias do petróleo e termonuclear. O princípio de funcionamento do sistema proposto baseia-se nos sinais captados por um sensor de pressão flutuante de resposta rápida, e no seu pósprocessamento com auxílio da transformada de Gabor e de uma rede neural convenientemente treinada. A implementação é tal que a operação de diagnóstico pode ser feita on-line, desde a aquisição dos sinais até o pósprocessamento. Resultados experimentais foram obtidos no circuito experimental do NETeF - Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos da USP - Universidade de São Paulo, para uma secção de testes horizo ntal com 12 m de comprimento e diâmetro interno de 30 mm. Em específico foram ensaiados os seguintes padrões de escoamento ar-água: estratificado liso, ondulado, intermitente, anular e a bolhas. Os resultados mostram que, dependendo dos limites de detecção pré-estabelecidos, todos o principais padrões de escoamento bifásico horizontal são identificados corretamente. / The fundamental objective of this work is the construction of an identification system capable of diagnosing in real time different configurations of horizontal two-phase flow patterns. It is important to emphasize that the development of this know-how is capital to the efficient operation of facilities for manipulation and transportation of multiphase fluids, and represents, today, one of the most important challenges in the oil and thermonuclear industries. The working principle of the proposed system is based on the signals acquired by a rapid response fluctuating pressure sensor, and on its post processing through Gabor Transform and on a conveniently trained artificial neural network. The implementation is accomplished in way that the diagnosis operation is performed on-line, from signal acquisition to post-processing. Experimental results were obtained on the experimental circuit at NETeF - Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos of USP - Universidade de São Paulo, at São Carlos, using a horizontal test section, with 12 m length and 30 mm internal diameter. Experiments were done with the following air-water flow patterns: stratified smooth, wavy, intermittent, annular, and bubbly. Results show that, depending on the preset detection limits, all the main horizontal two phase flow patterns were correctly identified.

Em virtude da sua facilidade de operação e elevada eficiência, sedimentadores são bastante utilizados pelas indústrias na separação de componentes com diferentes densidades. Porém o desempenho do tanque sedimentador depende do campo de fluxo dentro do equipamento que, por sua vez, é influenciado pelas características dos sólidos em suspensão, da geometria e dimensões do tanque separador. As características hidrodinâmicas em um sedimentador circular vertical foram investigadas no presente trabalho, tanto por abordagens experimentais como numéricas. As experiências foram realizadas por velocimetria de imagem de partículas em um protótipo de sedimentador, construído em acrílico cristal transparente. As simulações foram realizadas, utilizando o pacote ANSYS CFX na versão 16.0, considerando escoamento 3D, turbulento, isotérmico e em regime permanente. O modelo em fluidodinâmica computacional foi criado em forma progressiva. Inicialmente, foram testados modelos para o sistema monofásico (água) e verificados através da comparação aos dados experimentais. Seis modelos de turbulência do tipo RANS foram analisados: epsilon, Renormalization Group (RNG) k-epsilon, k-omega, Shear Stress Transport (SST) e os de tensão de Reynolds (BSL RSM e SSG RSM). Para o estudo bifásico, empregou-se o modelo multifásico Euler-Euler, juntamente com o modelo de partícula e o de Gidaspow. Nesta situação, diversas configurações de condições de contorno e modificações no projeto do tanque original foram analisadas por meio de campo vetorial, linhas de fluxo, planos de concentração volumétrica e de energia cinética turbulenta. Os resultados mostraram que o modelo de turbulência BSL RSM foi o mais adequado para descrever o escoamento no sedimentador contínuo, sendo capaz de prever as recirculações e as variações de velocidade ao longo do equipamento. As zonas de recirculações (posição e intensidade) mostraram-se influenciadas pelas condições de contorno e forma geométrica do tanque de separação. Foi verificado que o aumento do diâmetro do tanque sedimentador (em 40,0%) provocou um favorecimento na separação água e sólido, elevando a eficiência em 17,3%, enquanto o aumento da altura (em 40,0%) do tanque reduziu a eficiência de separação em 27,5% em comparação ao projeto original. / Due to their operation facility and high efficiency, settlers are widely used by industries for separating components of different densities. The performance of sedimentation, however, depends on the flow field is inside the equipment, which in turn is influenced by the characteristics of the solids in suspension and by the geometry and size of the separation tank. The hydrodynamic characteristics of a vertical circular settler were investigated in the present work by means of both experimental and numeric approaches. The experimental analyses were carried out by particle image velocimetry in a settler prototype built in transparent crystal acrylic. The simulations were carried out using the software ANSYS CFX version 16.0, considering a 3-D, turbulent, isothermal and steady-state flow. The computational fluid dynamics model was used in the progressive approach. The models were initially tested for the one-phase process (water) and checked against the experimental data. Six RANS turbulence models were analyzed: k-epsilon, Renormalization Group (RNG) k- epsilon, k-omega, Shear Stress Transport (SST) and Reynolds Stress models (BSL RSM and SSG RSM). For the two-phase flow, the Euler-Euler multiphase model was used together with the particle model and the Gidaspow model. In this context, several configurations of boundary conditions and modifications in the original tank design were analyzed using vector field, flow lines, volumetric concentration and turbulent kinetic energy. The results showed that the BSL RSM turbulence model was more appropriate to explain the flow in the continuous settler, being able to predict the recirculations and velocity variations along the equipment. The recirculation zones (position and magnitude) were influenced by the boundary conditions and by the geometric shape of the separation tank. It was found that an increase in the diameter of the settler tank (in 40.0%) favored the water and solid separation, increasing its efficiency by 17.3%, while an increase in the height of the tank (in 40.0%) reduced the efficiency of separation by 27.5% when compared to the original design.

Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T13:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_JoaoLameuda_M.pdf: 5288658 bytes, checksum: 05a82477d396e479ec1f137cc2682920 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta pesquisa tem como objetivo avaliar as principais forças interfaciais que atuam no escoamento gás-líquido em uma coluna de bolhas retangular, de dimensões 150cm x 26;4cm x 3;1cm (altura (H) x largura (W) x profundidade (D)), com aeração centralizada, empregando a Fluidodinâmica Computacional (CFD). O caso proposto é baseado em um estudo experimental de um sistema ar-água operando em regime homogêneo, com altura inicial de líquido (Hl) igual a 79;2cm, correspondente a razão de aspecto (Hl /W) de 3. Empregou-se para a fase dispersa, um diâmetro de bolhas de 4;95mm e uma velocidade superficial de 2;9cm/s. Para validação do modelo, comparações com dados experimentais obtidos da literatura foram realizados em seções transversais em quatro níveis axiais (Y/Hl = 0;1; 0;2; 0;4; 0;75). Para o fechamento do modelo matemático foram analisados quatro modelos de turbulência na descrição da fase contínua (k-'épsilon', RNG k-'épsilon', LRR-RSM, SSG-RSM), bem como diferentes correlações para a verificação da influência das forças interfaciais envolvidas neste tipo de escoamento (arraste, sustentação, dispersão turbulenta e massa virtual). As forças de sustentação e dispersão turbulenta em adição à de arraste mostraram influências significativas nos padrões fluidodinâmicos, enquanto que a força de massa virtual pôde ser negligenciada para o caso estudado. O modelo completo final testado, predisse satisfatoriamente o escoamento em regiões onde este se encontra plenamente desenvolvido, concordando com o padrão experimental / Abstract: This study aims to evaluate the main forces which act in gas-liquid flow in a rectangular bubble column of dimensions 150cm x 26;4cm x 3;1cm (height (H) x width (W) x depth (D)), with centralized aeration, using CFD technique. The proposed case is based in a experimental study of an air-water system operating in homogeneous bubbly flow, with initial liquid height (Hl) of 79;2cm, corresponding to aspect ratio (Hl /W) of 3. For dispersed phase it was employed a bubble diameter of 4;95mm and a superficial velocity of 2;9cm/s. To validate the model, comparisons with experimental data provided from literature were carried out in transversal sections at four axial levels (Y/Hl = 0;1; 0;2; 0;4; 0;75). To closure the mathematical model, four distinct turbulence models were analyzed to describe the continuous phase (k--'épsilon', RNG k--'épsilon', LRR-RSM, SSG-RSM), as well different correlations to verify the influence of the interfacial forces involved in this type of flow (drag, lift, turbulent dispersion and virtual mass). The consideration of lift and turbulent dispersion in addition to drag force showed meaningful influences in fluid dynamics pattern, while virtual mass force can be neglected. The final complete model tested predicted properly the flow in fully developed regions, according to the experimental pattern / Mestrado / Processos em Tecnologia Química / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T22:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barbosa_ArianeCorrea_M.pdf: 3646143 bytes, checksum: 81967e15123849d7596f2ba40c6b2c68 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O comportamento dinâmico de um reator industrial de FCC (Craqueamento Catalítico Fluidizado) foi simulado utilizando modelos de escoamento gás-solido tridimensionais e aplicando o modelo cinético de 10-lumps desenvolvido por JACOB et al. (1976). O comportamento uidodinâmico e as reações químicas previstos foram validados com dados experimentais e de plantas industriais publicados na literatura. Além disso, foram adicionadas reações de craqueamento térmico ao modelo cinético de 10-lumps. Dessa forma foi possível investigar a influência dessas reações secundárias no rendimento da gasolina. Também foram identificados os locais em que essas reações são mais favoráveis a ocorrer. Foram utilizadas geometrias com diferentes entradas com o objetivo de identificar quais delas favorecem uma maior homogeneização do escoamento e o impacto delas nas taxas de reações de craqueamento térmico / Abstract: The dynamic behavior of a FCC (Fluidized Catalytic Cracking) industrial reactor was simulated employing 3D gas-solid ow models and applying the ten-lumps kinetic model developed by JACOB et al.(1976). The uid-dynamic and the chemical reactions predicted were validated with a set of plant data publicated in literature. Besides, there were added thermal cracking reactions to 4-lumps and 10-lumps kinetic model. Thus, it was possible to investigate the inuences of these secundary reactions in gasoline yield. It was also identi_ed the regions in which those reactions are more suitable to occur. Di_erent entries geometries werewas used to recognize which one provides a greater homogenization of the ow and their impact on the reaction rates of thermal cracking / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Milton Mori, Marcos Akra D'Ávila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T08:49:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mori_ErickDjin_M.pdf: 2359279 bytes, checksum: ee684b815a4962d2a25990de40b76d0a (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Escoamentos gás-líquido-sólido em colunas de bolhas ainda são pouco compreendidos pela comunidade científica. Conhecer melhor a hidrodinâmica em uma coluna de bolhas é condição primordial para o sucesso em seu dimensionamento. Se a natureza do escoamento multifásico por si só é complexa, a tarefa de estudá-lo se torna ainda mais desafiadora, tendo em vista que são poucos os trabalhos consistentes publicados na literatura que abordam a temática. No presente estudo, utiliza-se a técnica da fluidodinâmica computacional (CFD), para conduzir simulações tridimensionais e transientes, a fim de se descrever a hidrodinâmica de um sistema gás-líquido-sólido em uma coluna de bolhas com quantidade intermediária de sólidos. O problema é tratado por meio de uma abordagem Euleriana e a interação interfásica é descrita exclusivamente pelo arraste entre as fases gás-líquido e sólido-líquido. Os resultados numéricos obtidos são confrontados com resultados experimentais da literatura e comprovam a capacidade da ferramenta computacional em descrever o sistema em questão. A análise dos modelos de arraste para a interação sólido-líquido mostrou a relevância da escolha da lei de arraste para descrever corretamente a circulação de sólidos no leito. Para a interação gás-líquido sob as condições analisadas, os modelos que consideram distorções da fase gasosa mostraram melhor desempenho, frente os modelos que consideram apenas bolhas esféricas. A turbulência no meio contínuo foi descrita por modelos de duas equações, os modelos kepsilon e RNG k-epsilon. O último mostrou melhor desempenho em descrever o padrão de escoamento, possivelmente por ter sido concebido para escoamentos vorticiais / Abstract: Gas-liquid-solid flows inside bubble columns are not fully comprehended by scientific community yet. A better knowledge regarding the hidrodynamics of a bubble column is the first step towards reaching its sizing successfully. If the multiphase flow nature by itself presents great complexity, the task of studying it becomes even more challenging, since few are the consistent published work in the literature treating this subject. In the present study, the computational fluid dynamics (CFD) was used to capture the hidrodynamics of a gas-liquid-solid flow inside a bubble column with intermediate solid concentration. The Eulerian approach was used as frame of reference and for the interphase forces only the drag between gas-liquid and solid-liquid phases were considered. The numerical results were compared to experimental data of the literature, showing the ability of CFD in describing the multiphase flow. Furthermore, analysis of drag models for the solid-liquid interaction indicates that the drag law plays an important role in describing the solid circulating in the system. For the gas-liquid interaction under the analyzed conditions, it has been found that the drag laws considering the bubble distortion showed better agreement with experimental data in comparison to the ones that considered bubbles as rigid spheres. The turbulence in the continuous phase was described by a two equation model. Comparison between standard k-epsilon and RNG k-epsilon revealed that in this case, the latter represented better the flow pattern, since it was developed for swirling flows / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Milton Mori, Jhon Jairo Ramirez Behainne / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T08:54:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Hodapp_MaximilianJoachim_D.pdf: 4872915 bytes, checksum: 9619785faa8fc5ab19790d59903b0a7e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A queima de carvão mineral em Leito Fluidizado Circulante (CFBC) tem interessado pesquisadores por várias décadas, tendo sido propostos inúmeros modelos matemáticos que visam descrever os complexos fenômenos de transferência de massa, energia e quantidade de movimento deste sistema gás-sólido. A fase sólida é uma mistura de materiais inertes, como a areia e a cinza de carvão, um agente desulfurizante, além do próprio combustível. A técnica de Fluidodinâmica Computacional tem sido aplicada com sucesso para simular não somente escoamentos multifásicos mas também problemas que envolvem reações químicas e troca de calor. Apesar disto, a caracterização individual dos diversos materiais da fase sólida não é muito estudada. Deste modo, neste trabalho foi pesquisada a representação numérica do escoamento no interior de um leito fluidizado por CFD. Numa primeira etapa estudou-se a fluidodinâmica gás-sólido a quente e numa segunda a implementação de uma abordagem trifásica para representar o processo de queima de carvão mineral. Assim, a fase gás e o material inerte foram considerados fluídos, conforme a abordagem Euleriana, enquanto o material reativo foi representado pela descrição Lagrangeana. A combustão ocorre principalmente num leito fluidizado de 4 m de altura e 0,1 m de diâmetro, operado no regime de baixa densidade de sólidos e rápida fluidização. As reações do sistema são aquelas que ocorrem na fase gasosa devido à liberação de voláteis do carvão, bem como a reação heterogênea do carbono. Os resultados das simulações CFD mostraram-se de acordo com os dados experimentais disponíveis para temperatura e composição dos gases de saída. A escolha de modelos de reação heterogênea e do inventário de sólidos do sistema se mostrou de grande importância à simulação do processo. Concluí-se que a abordagem trifásica apresentada mostra-se viável para sistemas nos quais a massa de material reativo sólido no sistema representa apenas uma fração da massa total dos sólidos presentes / Abstract: Coal combustion in Circulating Fluidized Bed Combustors (CFBC) has received great attention from researchers who have developed several approaches in order to model the complex phenomena of mass, energy and momentum exchange in this gas-solid system. The solid phase is usually a mixture of inert material, sand and ash, a desulfurization material such as limestone and the fuel itself. Computational Fluid Dynamics has been successfully applied to simulate not only the fluid dynamics of multiphase flow in components of CFBC's, but also to study the associated heat and mass transfer phenomena. However, the inclusion of more than one solid phase is not usually the · subject of research. Ideally each particle could be tracked in a Lagrangian formulation, which, for denser flows, could include inter-particle interactions. However even for small-scale plants the total number of particles by far exceeds currently available computing resources. In this work, a three-phase approach was applied to model fast bed CFBC riser, in which the gas phase and the inert particle phase are described in an Euler-trame while the reacting coal particles are tracked individually in a Lagrangian approach. A small pilot-plant unit feed with ash-rich Brazilian coal has been chosen as a study case. The combustion took place in a riser of 4m height and 0,1 m internal diameter, operating in the low-density regime. The chemical reactions in the system were those of the gas-phase homogeneous oxidation of the devolatilized components and the heterogeneous char combustion. The simulation results were in good agreement with experimental measurements for temperature and flue gas composition, hence the three-phase modeling showed to be a viable alternative to a more complete simulation of the CFBCs coal combustion process / Doutorado / Processos em Tecnologia Química / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T04:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SalesJunior_Aluizio_M.pdf: 3176397 bytes, checksum: 9904b973765674087c4cfb63935f8354 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Três modelos computacionais diferentes foram desenvolvidos, comparados e analisados em função dos dados experimentais obtidos. Ambos os modelos correlacionam transferência de massa e hidrodinâmica para um reator "air-lift" de "loop" externo. Um dos modelos é apresentado como Modelo de Equações EmpÍricas (MEE), que é uma combinação de equações algébricas e diferenciais ordinárias, prognosticadas por diversos especialistas em sistemas multifásicos e em reatores "air-lifts". O segundo é o Modelo Determinístico Dinâmico (MDD), fundamentado nas Equações de Fick e Navier-Stokes e estendido para sistemas bifásicos. O terceiro e o último é o Modelo Híbrido Neural (MHN) que usa redes neurais em associação com as equações deterrninísticas desenvolvidas. O primeiro depende de uma metodologia de otimização integrada com as equações, o segundo de condições iniciais bem definidas, enquanto que o terceiro de uma rede neural bem treinada e de muitos dados de entrada. Os algoritmos desenvolvidos possibilitaram entender o comportamento associado da hidrodinâmica e da transferência de massa para o "ri ser" de um reator "air-lift" no sistema bifásico ar-água. As respostas dos três modelos concordaram com resultados empíricos obtidos de uma planta piloto / Abstract: Three different algorithm models were compared, the numerical output analyzed and a correlation established with the experimental data. Both models correlate' mass transfer and hydrodynamic for an External Loop Air-lift Reactor. One of them is presented as the Empirical Equations Models (EEM), which is the combination of algebraic and Ordinary Differential Equations (ODEs). Such equations were predicted for air-water multiphase systems by Air-lift reactors specialists. The second one is the Deterministic Dynamic Model (DDM). It was based on the Fick's laws and the Navier-Stokes equations extended for the biphasic systems. The last one is the Hybrid Neuronal Model (HNM), which combines neuronal network with the deterministic equations developed. The first one depends on an optirnization methodology combined with the algebraic equations, the second one must have initial condition very well defined, while the last one needs a network very well trained and a several entry data. The developed algorithm allowed to improve the knowledge of the hydrodynamic and mass transfer behaviors. Both models outputs agreed with the empirical data obtained from a pilot planto / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador : Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-01T22:02:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rosa_LeonardoMachadoda_M.pdf: 2450996 bytes, checksum: dcc95839a55889b8b30e05ffa93f67ef (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado