00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Estudo numérico da influência das condições operacionais sobre a suspensão de sólidos em tanques mecanicamente agitados
Autor(es): Cavalcante, Leon Carvalho Vieira
Primeiro Orientador: Brandão, Rodolfo Junqueira
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Vilela, Felipe de Alcântara Moura
metadata.dc.contributor.referee1: Pimentel, Wagner Roberto de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee2: Carvalho, Frede de Oliveira
Resumo: Diversos processos industriais são afetados pela qualidade da suspensão de sólidos que, quando feita de forma adequada, favorece os mecanismos de transferência de massa, calor e momento, principalmente por aumentar a área superficial exposta e o contato entre partículas. Parâmetros como distribuição de sólidos, velocidade das partículas e a altura da nuvem de sólidos são essenciais para a avaliação da qualidade da suspensão de sólidos em tanques agitados. Deste modo, uma forma de avaliar tal fenômeno é a partir do uso de técnicas computacionais para predição dessas variáveis, visto que, tem sido uma alternativa de redução de custos aos complexos métodos experimentais. O presente trabalho tem como objetivo determinar condições operacionais e de projeto no processo de suspensão de sólidos, em principal, a influência das características geométricas do impelidor neste processo a partir de uma abordagem fluidodinâmica monofásica no interior de um tanque mecanicamente agitado. As modelagens geométricas, construção das malhas e as simulações em fluidodinâmica computacional (CFD) foram realizadas utilizando o software comercial ANSYS® student. Na análise da influência das variáveis geométricas do impelidor, no processo de suspensão de sólidos em meio líquido, foi empregado o planejamento experimental do tipo composto central (PCC), sendo os fatores avaliados: angulação de ataque das pás (θ), razão entre o diâmetro do impelidor e o diâmetro do tanque (D/T), número de pás do impelidor (NI), razão entre a altura em relação ao tampo e o diâmetro do tanque (C/T) e velocidade de agitação (⍵ ). Os resultados mostram que a razão entre o diâmetro do impelidor e o diâmetro do tanque, a velocidade de rotação dos impelidores, a relação entre o diâmetro e a velocidade de rotação, razão entre a altura em relação ao tampo e o diâmetro do tanque e a angulação das pás têm influência linear significativa na resposta.
Abstract: Various industrial processes are affected by the quality of solid suspension, which, when done properly, enhances mass, heat, and momentum transfer mechanisms, primarily by increasing the exposed surface area and contact between particles. Parameters such as solid distribution, particle velocity, and the height of the solid cloud are essential for evaluating the quality of solid suspension in agitated tanks. Therefore, one way to assess this phenomenon is by using computational techniques to predict these variables, as it has been an alternative to cost reduction compared to complex experimental methods. The present study aims to determine operational and design conditions in the solid suspension process, particularly the influence of impeller geometric characteristics, using a monophasic fluid dynamics approach within a mechanically agitated tank. Geometric modeling, mesh construction, and computational fluid dynamics (CFD) simulations were performed using the commercial software ANSYS® student. In analyzing the influence of impeller geometric variables on solid suspension in a liquid medium, a central composite design (CCD) experimental plan was employed, with the following factors evaluated: blade attack angle (θ), impeller diameter to tank diameter ratio (D/T), number of impeller blades (NI), height to tank diameter ratio (C/T), and agitation speed (⍵). The results show that the impeller diameter to tank diameter ratio, impeller rotation speed, diameter-speed ratio, height to tank diameter ratio, and blade angle have a significant linear influence on the response.
Palavras-chave: Projeto de impelidor
Fluidodinâmica computacional
Suspensão de sólidos
Agitação de líquidos
Planejamento experimental
Impeller design
CFD
Solid suspension
Agitation speed
Experimental design
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia Química
Citação: CAVALCANTE, Leon Carvalho Vieira. Estudo numérico da influência das condições operacionais sobre a suspensão de sólidos em tanques mecanicamente agitados. 2023. 56 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/11883
Data do documento: 26-mai-2023
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