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: Avaliação numérica da influência de modelos de turbulência e qualidade de malha sobre o transporte pneumático de biomassa
Autor(es): Bispo, Pedro Henrique da Silva
Primeiro Orientador: Brandão, Rodolfo Junqueira
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Gomes, Thaís Logetto Caetité
metadata.dc.contributor.referee1: Solleti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee2: Pimentel, Wagner Roberto de Oliveira
Resumo: O transporte pneumático, uma operação unitária amplamente aplicada na indústria, refere-se ao movimento de materiais particulados a granel através de tubulações por meio de um fluido gasoso, que pode ocorrer tanto em direções horizontais quanto verticais. O processo se baseia na criação de um gradiente de pressão gerado por equipamentos como ventiladores, sopradores ou compressores, que impulsionam a fase sólida ao longo da linha de transporte. Esse sistema é particularmente comum em indústrias químicas, energéticas e alimentícias, sendo utilizado para transportar biomassa e outros materiais a silos de armazenamento, reatores, gaseificadores ou caldeiras. A escolha do fluido de transporte geralmente recai sobre o ar atmosférico, devido à sua disponibilidade, custo reduzido e características de manipulação segura. O presente estudo tem como objetivo avaliar a influência de fatores topológicos da malha computacional e a performance de diferentes modelos de turbulência na precisão das simulações de transporte pneumático. A complexidade dos escoamentos, especialmente em regimes de fase densa e diluída, exige uma análise cuidadosa da independência e qualidade da malha, além de uma correta escolha dos modelos de turbulência. Para esse fim, foram realizadas simulações numéricas utilizando a técnica de Fluidodinâmica Computacional (CFD), implementada no software SALOME. A análise dos resultados foi conduzida com o auxílio do software Paraview, focando em parâmetros qualitativos e quantitativos, visando uma interpretação detalhada dos padrões de escoamento e das interações entre as fases fluido e particulada. No decorrer do trabalho, foram realizados testes de independência da malha, o que permitiu a definição de uma malha intermediária hexáedrica como a mais adequada, tanto em termos de precisão quanto de eficiência computacional. A escolha de uma malha de qualidade é crítica para capturar adequadamente os fenômenos físicos, sobretudo em escoamentos pneumáticos que apresentam transições complexas entre fases diluída e densa. Além disso, o estudo comparou dois modelos de turbulência amplamente utilizados, o k-ε e o k-ω, cujas características intrínsecas os tornam adequados para diferentes regimes de escoamento. A análise revelou que o modelo k-ω apresentou melhor desempenho, especialmente na fase densa, devido à sua capacidade de lidar com escoamentos altamente não lineares e complexos, característica presente em sistemas de transporte pneumático. A relevância deste estudo reside na otimização dos parâmetros de malha e na escolha criteriosa de modelos de turbulência, contribuindo significativamente para o avanço da compreensão do comportamento dos escoamentos em transporte pneumático.
Abstract: Pneumatic conveying, a unitary operation widely applied in industry, refers to the movement of bulk particulate materials through pipes by means of a gaseous fluid, which can occur in both horizontal and vertical directions. The process is based on the creation of a pressure gradient generated by equipment such as fans, blowers or compressors, which drives the solid phase along the transport line. This system is particularly common in chemical, energy and food industries, being used to transport biomass and other materials to storage silos, reactors, gasifiers or boilers. The choice of transport fluid generally falls on atmospheric air, due to its availability, reduced cost and safe handling characteristics. The present study aims to evaluate the influence of topological factors of the computational mesh and the performance of different turbulence models on the accuracy of pneumatic transport simulations. The complexity of flows, especially in dense and dilute phase regimes, requires a careful analysis of the independence and quality of the mesh, in addition to a correct choice of turbulence models. To this end, numerical simulations were carried out using the Computational Fluid Dynamics (CFD) technique, implemented in the SALOME software. The analysis of the results was conducted with the aid of the Paraview software, focusing on qualitative and quantitative parameters, aiming for a detailed interpretation of flow patterns and interactions between the fluid and particulate phases. During the work, mesh independence tests were carried out, which allowed the definition of an intermediate hexahedral mesh as the most suitable, both in terms of precision and computational efficiency. Choosing a quality mesh is critical to adequately capture physical phenomena, especially in pneumatic flows that present complex transitions between dilute and dense phases. Furthermore, the study compared two widely used turbulence models, k-ε and k-ω, whose intrinsic characteristics make them suitable for different flow regimes. The analysis revealed that the k-ω model presented better performance, especially in the dense phase, due to its ability to deal with highly non-linear and complex flows, a characteristic present in pneumatic transport systems. The relevance of this study lies in the optimization of mesh parameters and the careful choice of turbulence models, contributing significantly to the advancement of understanding of the behavior of flows in pneumatic transport.
Palavras-chave: Transporte pneumático
Leito pneumático
Fluidodinâmica computacional
SALOME (Software)
Pneumatic transport
Pneumatic bed
CFD
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- Bacharelado
Citação: BISPO, Pedro Henrique da Silva. Avaliação numérica da influência de modelos de turbulência e qualidade de malha sobre o transporte pneumático de biomassa. 2025. 76 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/16264
Data do documento: 27-set-2024
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