Transporte de calor em reator cilíndrico elíptico de leito fixo recheado de partículas: modelagem, simulação e otimização.

• Autor(a) principal: SILVA FILHO, Aguinaldo Araújo.
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2088
• topic: Transferência de Calor; Reator; Cilindro Elíptico; Numérico; Volumes Finitos; Heat Transfer; Reactor; Elliptical Cylinder; Numerical; Finite Volume; Engenharia

Nesta pesquisa desenvolveu-se um modelo matemático tridimensional transiente no sistema de coordenadas cilíndricas elípticas aplicadas a um leito poroso, que descreve a distribuição de temperatura no interior do mesmo. Toda formulação foi aplicada para estudar o transporte de calor no interior do reator de leito fixo, usando-se condição convectiva nas paredes interna e externa, condução de calor na parede do reator e propriedades termofísicas variáveis. A modelagem matemática apresentada pode ser aplicada a leitos com forma geométrica variando desde um canal retangular até o cilindro elíptico, inclusive o cilindro circular. A solução numérica tridimensional da equação que descreve o problema de transporte de calor no interior de um reator de leito fixo com geometria cilíndrica elíptica foi obtida utilizando-se o método dos volumes finitos. Para discretizar a equação geral da conservação da energia foi utilizado o esquema WUDS (Weigthed Upstream Diference Scheme) como função de interpolação para os termos convectivos e difusivos e uma formulação totalmente implícita. O sistema de equações algébricas lineares obtido da discretização da equação da energia em todos os pontos do domínio computacional é resolvido iterativamente pelo método Gauss-Seidel. Resultados da distribuição de temperatura no interior do reator em várias posições axiais ao longo do leito são mostradas e analisadas. Várias condições de processo foram estudadas, variando-se o coeficiente convectivo de transferência de calor, a razão de aspecto e altura geométrica do reator, a porosidade do leito, a temperatura e velocidade superficial do fluido na entrada do sistema. Dos resultados obtidos, conclui-se que tanto a porosidade, velocidade superficial do fluido quanto o coeficiente de transferência de calor convectivo são importantes no fenômeno de transferência de calor em reatores de leito fixo parâmetros de grande relevância.