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: Modelagem e simulação de adsorção em leito empacotado usando fluidodinâmica computacional.
Título(s) alternativo(s): Modeling and simulation of adsorption in packed bed using computational fluid dynamics.
Autor(es): Silva, Lucas Luan Ildefonso da
Primeiro Orientador: Oliveira, Leonardo Mendonça Tenório de Magalhães
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.referee1: Pimentel, Wagner Roberto de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee2: Duarte, José Leandro da Silva
Resumo: O uso da adsorção para a remoção de contaminantes tem sido apontado como uma solução proeminente. Dentro do contexto industrial, a adsorção em leito empacotado é a que atrai maior interesse devido a ser um processo contínuo e de fácil operação. Por conseguinte, trabalhos que estudem o comportamento dos fenômenos de transporte envolvidos na adsorção são imprescindíveis, principalmente através da modelagem e simulação para que sejam desenvolvidos processos mais eficientes. Dentro desse contexto, a fluidodinâmica computacional mostra-se como uma opção eminente. Diante disso, o objetivo principal do trabalho elaborado é modelar e simular a adsorção em leito empacotado empregando técnicas de fluidodinâmica computacional por intermédio do software ANSYS ICEM e ANSYS CFX. O modelo elaborado foi verificado através de dados experimentais obtidos da literatura. Ainda, o modelo foi submetido as condições experimentais de um trabalho da literatura cujo adsorvente foi o carvão ativado e o adsorvato (CO2) era componente de uma mistura gasosa binária com um inerte (He), sendo avaliado o efeito da temperatura e da fração molar. Foram obtidas curvas de ruptura com a forma esperada, porém, concordando satisfatoriamente com os experimentos testados. Nas simulações, considerou-se o resíduo RMS, erro médio quadrático, de 0,0001 como critério de convergência. Foi estudada a influência de parâmetros importantes para o processo como a concentração inicial do adsorvato e temperatura de operação, além da influência das considerações de simplificação do modelo. Assim, obteve-se com esse trabalho um modelo transiente em 3 D, diferente dos comumente encontrado na literatura com 1 ou 2 D, que conseguiu descrever o processo adsortivo coerentemente com ênfase no transporte de massa.
Abstract: The use of adsorption to remove contaminants has been suggested as a prominent solution. Within the industrial context, packed bed adsorption is the one that attracts the most interest due to its continuous and easy operation process. Therefore, studies that study the behavior of the transport phenomena involved in adsorption are essential, mainly through modeling and simulation in order to develop more efficient processes. Within this context, computational fluid dynamics is an eminent option. Therefore, the main objective of the work is to model and simulate the adsorption in packed bed using computational fluid dynamics techniques through the software ANSYS ICEM and ANSYS CFX. The model developed was verified through experimental data obtained from the literature. In addition, the model was subjected to experimental conditions in a literature study whose adsorbent was activated carbon and the adsorbent (CO2) was a component of a binary gas mixture with an inert (He), being evaluated the effect of temperature and molar fraction. . Breaking curves with the expected shape were obtained, however, satisfactorily agreeing with the tested experiments. In the simulations, the RMS residue, root mean square, of 0.0001 was considered as a convergence criterion. The influence of important parameters for the process was studied, such as the initial concentration of the adsorbate and operating temperature, in addition to the influence of simplification considerations of the model. Thus, a 3 D transient model was obtained with this work, different from those commonly found in the literature with 1 or 2 D, which managed to describe the adsorptive process consistently with an emphasis on mass transport.
Palavras-chave: Adsorção em coluna
Leito fixo
Modelagem
Fluidodinâmica computacional
Adsorption in column
Modeling
Mass transference
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
Citação: SILVA, Lucas Luan Ildefonso da. Modelagem e simulação de adsorção em leito empacotado usando fluidodinâmica computacional. 2020. 71 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7654
Data do documento: 11-mai-2020
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