Conversão termoquímica em leito fixo: características, modelagem e implementação do solver BiomassGasificationFoam
| dc.contributor.advisor1 | Martins, Márcio Ferreira | |
| dc.contributor.author | Maioli, Caio Guimarães | |
| dc.contributor.referee1 | Fonseca, Henrique Massard da | |
| dc.date.accessioned | 2018-08-02T00:02:54Z | |
| dc.date.available | 2018-08-01 | |
| dc.date.available | 2018-08-02T00:02:54Z | |
| dc.date.issued | 2016-09-30 | |
| dc.description.abstract | The thermochemical conversion processes are ways to convert solids into more convenientenergy carriers (charcoal), or turn them into liquid and gaseous fuels, or also heat or otherdiverse products. Many studies have been conducted aimming to make the thermochemicalprocesses more efficient and economically viable.The application of Computational FluidDynamics (CFD) models helps to optimize the design and operation of the thermochemicalreactors, such as fixed bed reactors. The free CFD softwares offer a cost-effective tool forthese studies. One such software that is gaining prominence is OpenFOAM. An solverfor OpenFOAM called biomassGasificationFoam was recently published for the simulationof biomass gasification in fixed bed. In this work, it was done an evaluation of the solverbiomassGasificationFoam and the auxiliary libraries that accompany it, in order to generalizetheir applicability in various solids thermochemical conversion processes in fixed bed. Itsmodels for heat and mass transport in a reactive porous medium were verified and validatedwith proposed tests, analytical equations and experiments. Some code details were changedand improvements were implemented. It was identified an overestimation of the diffusionprocess of the gaseous species caused by a hypothesis adopted in these species conservationequation. The kinetic model showed to be suitable for solid thermal decomposition processeswhere the reaction order is unitary. However, this model was not so suitable for solidhomogeneous reactions where the reaction order is different from one and for heterogeneousreactions. In overall, the biomassGasificationFoam presents an interesting potential, anuseful tool for the simulation of many solids thermochemical conversion processes in fixedbed. Finally, informations were provided about the software OpenFOAM, and, especially,about the biomassGasificationFoam, in order to serve as documentation to help future usersinterested in its use | eng |
| dc.description.resumo | Os processos de conversão termoquímica são meios para converter os sólidos em portadores de energia mais convenientes (carvão), ou transformá-los em combustíveis líquidos e gasosos, ou ainda em calor ou outros produtos diversos. Muitos estudos vêm sendo realizados com o objetivo de tornar os processos termoquímicos mais eficientes e economicamente viáveis. A aplicação dos modelos de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) ajuda a otimizar o projeto e a operação dos reatores termoquímicos, como os de leito fixo. Os softwares de CFD gratuitos oferecem uma ferramenta econômica para a realização desses estudos. Um desses softwares que vem ganhando destaque é o OpenFOAM. Foi publicado recentemente um solver para o OpenFOAM chamado biomassGasificationFoam, para a simulação da gaseificação de biomassa em leito fixo. Neste trabalho foi feita uma avaliação do solver biomassGasificationFoam e das bibliotecas auxiliares que o acompanham, para generalizar a sua aplicabilidade em diversos processos de conversão termoquímica de sólidos em leito fixo. Seus modelos de transporte de calor e massa em um meio poroso reativo foram verificados e validados com testes propostos, equações analíticas e experimentos. Detalhes do código foram alterados e melhorias foram implementadas. Identificou-se uma superestimação do processo de difusão das espécies gasosas, causada por uma hipótese adotada na equação de conservação dessas espécies. O modelo cinético se mostrou adequado para processos de decomposição térmica do sólido onde a ordem da reação é unitária. Porém, esse modelo não se mostrou tão adequado para reações homogêneas do sólido onde a ordem da reação é diferente de um e para reações heterogêneas. No conjunto, o biomassGasificationFoam apresenta um potencial interessante, uma ferramenta útil para a simulação de diversos processos de conversão termoquímica de sólidos em leito fixo. Por fim, foram fornecidas informações sobre o software OpenFOAM e, principalmente, sobre o biomassGasificationFoam, com o intuito de servir como documentação para auxiliar futuros usuários interessados no seu uso. | |
| dc.format | Text | |
| dc.identifier.citation | MAIOLI, Caio Guimarães. Conversão termoquímica em leito fixo: características, modelagem e implementação do solver BiomassGasificationFoam. 2016. 198 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2016. | |
| dc.identifier.uri | https://dspace5.ufes.br/handle/10/9738 | |
| dc.language | por | |
| dc.publisher | Universidade Federal do Espírito Santo | |
| dc.publisher.country | BR | |
| dc.publisher.course | Mestrado em Engenharia Mecânica | |
| dc.publisher.department | Centro Tecnológico | |
| dc.publisher.initials | UFES | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.rights | open access | |
| dc.subject | Thermochemical conversion | eng |
| dc.subject | Chemical kinetics | eng |
| dc.subject | BiomassGasificationFoam | por |
| dc.subject | OpenFOAM (Programa de computador) | por |
| dc.subject.br-rjbn | Termoquímica | |
| dc.subject.br-rjbn | Cinética química | |
| dc.subject.cnpq | Engenharia Mecânica | |
| dc.subject.udc | 621 | |
| dc.title | Conversão termoquímica em leito fixo: características, modelagem e implementação do solver BiomassGasificationFoam | |
| dc.type | masterThesis |
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