Análise da influência de injeção de água sobre o escoamento de ar em um lavador Venturi utilizando Ansys Fluent

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sobral, Beatriz Moraes
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16003
Resumo: Computational Fluid Dynamics (CFD) is a tool that simulates internal and external flows by solving models through numerical methods until reaching a predetermined value for convergence, with the advantage of reducing costs and time in data collection. The equipment that was studied was a Venturi scrubber with circular section because it is traditionally used in industries due to its high efficiency in gas scrubbing. Due to the fact that the atomization of the water jet occurs due to the high velocity of the air in relation to that of the liquid and that the fluids flow perpendicularly, the scrubber performance is influenced by factors such as the liquidgas ratio, the pressure drop and the configuration of the water injection holes. The main goal of this work was to check the influence of the liquid inlet on the air flow in a vertical Venturi scrubber with circular section and, for that, simulations were performed using the Fluent software contained in the Ansys Student 2021 R1 package. In the simulations, the gas inlet velocity and the water inlet diameter were kept constant, while the number of holes were varied from 1 to 4 and the liquid inlet velocity values were 4.5; 6.5 and 8.5 m/s; in addition, results were obtained for cases in which there was no water injection, in order to compare the scenarios obtained. Considering the data collected for the same mesh, the greater the number of holes, the bigger the pressure drop obtained and, the higher the water inlet velocity, the greater the pressure drop and the longer the penetration of water. As for the quality of the meshes, their refinement resulted in more accurate results and smoother curves with lower computational cost; thus, better results were obtained in the same range of number of iterations. In view of the results obtained, the scenario indicated would be of 4 holes with water inlet at 6.5 m/s due to better distribution of liquid within the equipment, absence of vortices and higher velocity in the central region of the equipment.
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The equipment that was studied was a Venturi scrubber with circular section because it is traditionally used in industries due to its high efficiency in gas scrubbing. Due to the fact that the atomization of the water jet occurs due to the high velocity of the air in relation to that of the liquid and that the fluids flow perpendicularly, the scrubber performance is influenced by factors such as the liquidgas ratio, the pressure drop and the configuration of the water injection holes. The main goal of this work was to check the influence of the liquid inlet on the air flow in a vertical Venturi scrubber with circular section and, for that, simulations were performed using the Fluent software contained in the Ansys Student 2021 R1 package. In the simulations, the gas inlet velocity and the water inlet diameter were kept constant, while the number of holes were varied from 1 to 4 and the liquid inlet velocity values were 4.5; 6.5 and 8.5 m/s; in addition, results were obtained for cases in which there was no water injection, in order to compare the scenarios obtained. Considering the data collected for the same mesh, the greater the number of holes, the bigger the pressure drop obtained and, the higher the water inlet velocity, the greater the pressure drop and the longer the penetration of water. As for the quality of the meshes, their refinement resulted in more accurate results and smoother curves with lower computational cost; thus, better results were obtained in the same range of number of iterations. In view of the results obtained, the scenario indicated would be of 4 holes with water inlet at 6.5 m/s due to better distribution of liquid within the equipment, absence of vortices and higher velocity in the central region of the equipment.A fluidodinâmica computacional (Computational Fluid Dynamics, CFD em inglês) é uma ferramenta que simula escoamentos internos e externos através da resolução de modelos por métodos numéricos até atingir um valor predeterminado para a convergência, com a vantagem da redução de custos e de tempo na coleta de dados. O equipamento estudado foi o lavador Venturi de seção circular, por sê-lo tradicionalmente empregado nas indústrias graças à sua alta eficiência na lavagem de gases. Devido ao fato de a atomização do jato de água ocorrer pela alta velocidade do ar em relação à do líquido, e que os fluidos escoam perpendicularmente, o desempenho do lavador é influenciado por fatores como a razão líquido-gás, a queda de pressão e a configuração dos orifícios de injeção de água. O objetivo principal deste trabalho foi investigar a influência da entrada de líquido sobre o escoamento de ar em um lavador Venturi vertical de seção circular e, para isso, foram feitas simulações utilizando o software Fluent contido no pacote Ansys Student 2021 R1. Nas simulações, a velocidade de entrada do gás e o diâmetro de entrada de água foram mantidos constantes, enquanto foram variadas a quantidade de orifícios de 1 a 4 e a velocidade de entrada do líquido – cujos valores considerados foram 4,5; 6,5 e 8,5 m/s, assim como foram obtidos resultados para os casos em que não houve injeção de água, de modo a comparar os cenários obtidos. De acordo com os resultados, para uma mesma malha, quanto maior a quantidade de orifícios, maior a queda de pressão obtida e, quanto maior a velocidade de entrada de água, maior a queda de pressão e maior a penetração de água. Quanto à qualidade das malhas, o seu refinamento levou a resultados mais precisos e curvas mais suaves com menor custo computacional; assim, melhores resultados foram obtidos na mesma faixa de quantidade de iterações. Diante dos resultados obtidos, a configuração operacional indicada é a de 4 orifícios com entrada de água a 6,5 m/s, devido à melhor distribuição de líquido na garganta, ausência de vórtices e maior velocidade no centro do equipamento.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Química - EQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessLavador VenturiDispersão de líquidoCFDVenturi scrubberLiquid dispersionENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAAnálise da influência de injeção de água sobre o escoamento de ar em um lavador Venturi utilizando Ansys FluentAnalysis of the influence of water injection on air stream in a Venturi scrubber using Ansys Fluentinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis600600b09cec26-df91-4551-8420-8b8b02ccc6a6reponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARCC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16003/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52ORIGINALTG Beatriz Sobral.pdfTG Beatriz Sobral.pdfTCC- Beatriz M Sobralapplication/pdf4119994https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16003/1/TG%20Beatriz%20Sobral.pdf092763e646639e0ad84685e30b664c6aMD51TEXTTG Beatriz Sobral.pdf.txtTG Beatriz Sobral.pdf.txtExtracted texttext/plain113524https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16003/3/TG%20Beatriz%20Sobral.pdf.txt4110d40ee3159909177fef6a293f0a6aMD53THUMBNAILTG Beatriz Sobral.pdf.jpgTG Beatriz Sobral.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg7286https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/16003/4/TG%20Beatriz%20Sobral.pdf.jpg87ad2f58f1ac79232e6eeb74f20ccbe0MD54ufscar/160032023-09-18 18:32:25.253oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/16003Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:25Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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