Projeto de tanque e impelidor não convencional por ferramenta de CFD

dc.contributor.advisor1Ribeiro, Daniel da Cunha
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000336901938
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8563308324482367
dc.contributor.authorSouza, Alessandra Terezinha Silva
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0003-1718-4961
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/5482049999061512
dc.contributor.referee1Pereira, Fabio de Assis Ressel
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0002-1500-2952
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5476118728173549
dc.contributor.referee2Siqueira, Renato do Nascimento
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-8397-8180
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9791817633014124
dc.date.accessioned2024-05-30T00:50:05Z
dc.date.available2024-05-30T00:50:05Z
dc.date.issued2020-09-04
dc.description.abstractInorganic scale have a negative impact on oil extraction, motivating studies to better understand its occurrence. The system chosen to reproduce this phenomenon was a tank without baffles agitated by an unconventional radial impeller, the MQ2021. Since these are new geometries, this work aims to perform a numerical analysis of the hydrodynamics inside the tank, to map the formation of vortexes, to compare the results of two-phase and single-phase simulations, to evaluate the influence of viewing windows on the flow, to characterize the impeller in terms of power number, pumping number and mixing time and compare it with the Rushton turbine. The simulations were carried out using ANSYS CFX v.15.0 choosing the SST komega model (Shear Stress Transport) as a closure to the turbulence and validated with the results of the article by Yoon, Balachandar and Ha (2009). The results showed that the adopted methodology was able to represent the velocity profiles generated by Yoon, Balachandar and Ha (2009). It was confirmed that single-phase simulations can be used to represent a two-phase system. The forced free surface vortex begins to form at 100 rpm. The observation windows had a positive impact on the system by directing part of the flow to the lower region of the tank, possibly improving the suspension of particles in that area. Comparing the MQ2021 with the Rushton turbine, the turbine generated a mass flow in the window 220% greater than MQ2021. In terms of mixing time, the values of the MQ2021 impeller and the turbine had a relative difference of approximately 7%. In the global parameters ( Np and Nq ), the MQ2021 proved to be more efficient and with greater pumping capacity than the turbine. Despite being impellers with different diameters, quantity, size and paddle thickness, with this analysis we have an overview of the behavior of this impeller in relation to other agitators commonly used in the field.
dc.description.resumoAs incrustações inorgânicas impactam negativamente a extração do petróleo motivando estudos para melhor compreender sua ocorrência. O sistema escolhido para reproduzir esse fenômeno foi um tanque sem chicanas agitado por um impelidor radial não convencional, o MQ2021. Por se tratar de novas geometrias, este trabalho objetiva realizar uma análise numérica da hidrodinâmica no interior do tanque, mapear a formação de vórtices, comparar os resultados das simulações bifásicas e monofásicas, avaliar a influência de janelas de visualização sobre o escoamento, caracterizar o impelidor em termos de número de potência, bombeio e tempo de mistura e compará-lo com a turbina Rushton. As simulações foram realizadas no software ANSYS CFX v.15.0 adotando o modelo SST k-omega (Shear Stress Transport) como fechamento para a turbulência e validadas com os resultados do artigo de Yoon, Balachandar e Ha (2009). Os resultados mostraram que a metodologia adotada conseguiu representar os perfis de velocidades gerados por Yoon, Balachandar e Ha (2009). Confirmou-se que simulações monofásicas podem ser utilizadas para representar um sistema bifásico. O vórtice central forçado de superfície livre começa a se formar em 100 rpm. As janelas de observação tiveram impacto positivo no sistema por direcionarem parte do escoamento para a região inferior do tanque, possivelmente melhorando a suspensão de partículas nessa área. Comparando o MQ2021 com a turbina Rushton, a turbina gerou um fluxo mássico na janela 220% maior que MQ2021. Em termos do tempo de mistura, os valores do impelidor MQ2021 e da turbina tiveram uma diferença relativa de aproximadamente 7%. Nos parâmetros globais ( Np e Nq ), o MQ2021 se mostrou mais eficiente e com maior capacidade de bombeio que a turbina. Apesar de serem impelidores com diâmetros, quantidade, tamanho e espessura da pá diferentes, com essa análise têm-se uma visão geral do comportamento deste impelidor em relação a outros agitadores comumente utilizados na área.
dc.description.sponsorshipFundação Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
dc.description.sponsorshipFundação Espirito Santense De Tecnologia - Fest
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/15182
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.departmentCentro Universitário Norte do Espírito Santo
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subjectTanque agitado
dc.subjectimpelidor não convencional
dc.subjectanálise numérica
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.titleProjeto de tanque e impelidor não convencional por ferramenta de CFD
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typemasterThesis

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