Análise comparativa das laternativas para simulação CFD de tanque de mistura operando em regime turbulento

• Autor(a) principal: Sophia, L. V. G
• Data de Publicação: 2010
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da FEI
• Texto Completo: https://repositorio.fei.edu.br/handle/FEI/632
• topic: Dinâmica dos fluidos

Os tanques de mistura são amplamente utilizados nos processos industriais: químicos, petroquímicos, farmacêuticos, alimentícios e nas estações de tratamento de efluentes. O comportamento de um sistema de agitação tem um grande impacto na qualidade do produto e no custo de produção. O projeto adequado de um sistema de mistura pode minimizar os gastos energéticos do equipamento e seu tempo de processamento, além de melhorar a uniformidade do produto. O número de Potência é um parâmetro fundamental para o dimensionamento do tanque e também para estimar o consumo energético. Nas aplicações industriais de mistura, o consumo de potência por unidade de volume é um dos parâmetros mais utilizados para aumento e diminuição de escalas (scale-up e scale-down) de projeto. A CFD (Computational Fluid Dynamics) tem apresentado um papel importante para ajudar a entender o complexo comportamento do escoamento no interior do tanque agitado. O presente trabalho apresenta uma comparação dos diferentes modelos para tratamento do domínio rotativo utilizados na simulação CFD de tanques de mistura. As simulações foram realizadas para um impelidor do tipo pás inclinadas 45°, operando em regime turbulento. Além disso, é proposto um procedimento para o cálculo do número de Bombeamento no interior do tanque agitado. Os resultados obtidos através das simulações numéricas são validados através da comparação com resultados experimentais disponíveis na literatura. Os resultados obtidos mostraram que os números de Potência obtidos pelo modelo Frozen Rotor são bastante próximos aos resultados obtidos pelo modelo Stage, mostrando que o número de Potência permanece praticamente constante em função do número de Reynolds. Conseqüentemente, os modelos ofereceram resultados próximos para a estimativa de consumo energético do sistema de agitação. Os diferentes modelos para tratamento do domínio rotativo apresentaram diferenças nos resultados para o número de Bombeamento, linhas de corrente e relação número de Potência / número de Bombeamento (Np/NB), mostrando que a qualidade dos resultados é influenciada pelo modelo escolhido.