Estudo fluidodinâmico do desprendimento de H2 em uma célula eletrolítica, utilizando o aplicativo computacional CFX.

• Autor(a) principal: CAVALCANTI, Renata da Silva.
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Dissertação
• 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/6972
• topic: Célula Catódica; Desprendimento de Bolhas de Hidrogênio; Fluidodinâmica Computacional; Análise de Malha; Análise Hidrodinâmica; Cathodic Cell; Detachment of Hydrogen Bubbles; Mesh Analysis; Hydrodynamic Analysis; Computational Fluid Dynamics; Engenharia Química; Engenharia Química

A maioria dos reatores eletroquímicos apresenta reações, onde ocorre o desprendimento de gás, que evoluem no sistema na forma de bolhas. O desprendimento e a evolução destas bolhas influenciam na hidrodinâmica dos reatores, muitas vezes, melhorando a transferência de massa entre o eletrodo e a solução eletrolítica. Consequentemente, devido a emissão destes gases, o comportamento hidrodinâmico em reatores eletroquímicos e, geralmente, complexo representando um campo extremamente amplo para pesquisas. O principal objetivo deste trabalho e estudar um sistema bifásico (gás-liquido) a fim de prever a influencia do desprendimento das bolhas de hidrogênio, geradas eletroquimicamente no interior da semi-célula catódica, geometria eletroquímica de bancada, disponível no Laboratório de Engenharia Eletroquímica da UFCG/CC T7DEQ. No entanto, para este estudo, adotou-se a hipótese de gás injetado no interior da semi célula a partir de toda a superfície catódica. Com esta hipótese, foi possível estudar e analisar numericamente o comportamento hidrodinâmico das bolhas de hidrogênio no interior do domínio de estudo, aplicado-se os conceitos de fluidodinâmica computacional a partir do CFX-4. Desta forma, visando levar em consideração os fenômenos da coalescência e da distribuição do diâmetro das bolhas, foi implementado o modelo MUSIG ("Multiple-size-group") a fim de estudar a hidrodinâmica dos fluidos no interior do compartimento catódico. Com a aplicação deste modelo, foi possível enfatizar o caráter tridimensional do escoamento da fase gasosa na semi-célula eletrolítica. Todavia, a fase liquida apresentou um comportamento ad verso do que se esperava, ou seja, não exibiu nenhuma influencia advinda do comportamento da fase gás. Outro fato a ser destacado e que a coalescência e a distribuição do diâmetro das bolhas de hidrogênio, nas condições aplicadas, não apresentou influência significativa no comportamento dos fluidos, embora o perfil da cortina de gás,gerada nas proximidades da superfície católica, tenha apresentado um comportamento semelhante ao observado na célula experimental. Assim, os resultados apresentados neste trabalho viabilizam novos caminhos para o estudo de geometrias do eletrodo que permitam o desprendimento das bolhas de hidrogênio com maior facilidade o que proporcionara uma redução do sobrepotencial do processo de produção de cloro-soda eletroquimicamente.