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ACTO DE LIMA CUNHA - TESE PPGEP 2014..pdf: 13133358 bytes, checksum: 662ccf308cc930cbcbc2dd5fe13cc5d6 (MD5)
Previous issue date: 2014-08-28 / Um dos principais problemas associados aos processos de separação por
membranas é a queda de fluxo de permeado, o que limita a aplicação do processo
nos setores alimentícios, farmacêuticos, biotecnológicos, tratamento de águas
industriais e abastecimento, devido ao aumento da concentração de componentes
na membrana, denominado polarização por concentração. Uma quantificação da
polarização por concentração em função das condições do processo e a quantidade
de água de alimentação do sistema é necessário para estimar o desempenho do
sistema de forma satisfatória. A busca por novas alternativas visando manter o fluxo
de permeado constante foi à principal motivação deste trabalho, sendo avaliada a
forma geométrica do módulo de separação, a distribuição das membranas no interior
do módulo e parâmetros operacionais como a vazão de alimentação, viscosidade
dinâmica da mistura e permeabilidade do meio poroso. Neste sentido, o estudo
numérico do processo de separação água/óleo via membranas porosas foi realizado
com auxílio do software comercial ANSYS CFX® Release 12.0. Um modelo
matemático em regime permanente, aplicado a um fluido incompressível, escoando
em regime laminar e/ou turbulento no interior de módulos de filtração foi proposto.
Os resultados numéricos mostraram que o modelo matemático utilizado foi capaz de
prevê a formação e crescimento da camada limite de concentração (polarização por
concentração) ao longo do comprimento das membranas cerâmicas tubulares. A
formação da polarização por concentração mostrou-se influenciada pelo
comportamento hidrodinâmico do escoamento, forma geométrica do módulo de
separação e propriedades da mistura e do meio poroso, como a viscosidade e
permeabilidade, respectivamente. O modelo verificou em regime de escoamento
turbulento um favorecimento da transferência de massa e uma dispersão da camada
limite de concentração. / One of the main problems associated with membrane separation process is the
permeate flux decline, which limits the application of the process in the food sector,
pharmaceuticals, biotechnology, industrial water treatment and supply due to the
increase in the concentration of components in the membrane thus calling for a
polarization concentration. A quantification of the concentration polarization as a
function of the process conditions and the amount of feed water system is required to
estimate the performance of the system satisfactorily. The search for new
alternatives to maintain of constant permeate flow was the main motivation of this
work will be evaluated the geometric shape of the separation module, the distribution
of membranes inside the module and operating parameters such as feed flow rate,
viscosity dynamic mixing and permeability of the porous medium. In this sense, the
numerical study of the process of separating oil/water through porous membranes
was performed with the aid of the commercial software ANSYS CFX® Release 12.0.
A mathematical model in steady state, applied to an incompressible fluid flowing in
laminar and/or turbulent inside filtration modules scheme is proposed. Numerical
results show that the mathematical model used was capable of providing for the
formation and growth of the boundary layer concentration (concentration polarization)
along the length of tubular ceramic membranes. The formation of concentration
polarization was influenced by the hydrodynamic behavior of flow, geometry of the
separation and mixing and porous properties, such as viscosity and permeability,
respectively module. The model found in turbulent flow regime of a favoring mass
transfer and dispersion of the boundary layer concentration.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/474 |
| Date | 24 April 2018 |
| Creators | CUNHA, Acto de Lima. |
| Contributors | FARIAS NETO, Severino Rodrigues de., LIMA, Antônio Gilson Barbosa de., VIEIRA, Fernando Fernandes., OLIVEIRA, Laécio Gomes de., FRANÇA, Kleper borges., SILVA, José Nilson. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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