Hidrodinamica e transferencia de massa em ejetores liquido-gas com escoamento descendente

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Teixeira, Mauricio Broxado de França
Data de Publicação: 1999
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1587947
Resumo: Orientador: Satoshi Tobinaga
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spelling Hidrodinamica e transferencia de massa em ejetores liquido-gas com escoamento descendenteMassa - TransferênciaHidrodinâmicaAbsorçãoÁgua - AeraçãoOrientador: Satoshi TobinagaTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de AlimentosResumo: O presente trabalho objetiva o estudo dos fenômenos de transferência de massa e quantidade de movimento em um ejetor líquido-gás multiorifício em escoamento descendente, para o caso em que o gás é admitido na câmara de sucção por auto-aspiração, tendo como fluido primário água e como fluido secundário o ar atmosférico. O ejetor utilizado nos experimentos tem vazão nominal de projeto de 2,0 m3/h para o fluido primário e foi construído em acrílico incolor, permitindo assim a visualização dos tipos gerais de escoamentos obtidos. A caracterização hidrodinâmica relacionou os efeitos das variáveis operacionais do ejetor sobre os diferentes tipos de escoamentos observados na câmara de mistura. Foram propostas, ainda, correlações para a predição da capacidade de auto-aspiração de gás. A velocidade do jato de líquido para os três diferentes bicos empregados foi variada na faixa de 1,90 a 13,2 m/s, possibilitando a obtenção de uma razão volumétrica gás-líquido na faixa de 0,10 a 1,60. A pressão absoluta de sucção na linha de admissão de ar foi variada na faixa de 75,0 a 95,0 kPa. O balanço de forças estabelecido no interior do equipamento permitiu o controle da altura da zona de mixing-shock, definindo-se mapas de domínio hidrodinâmico onde ocorrem os escoamentos coaxial e bifásico homogêneo e onde se observa risco de inundação da câmara de sucção. O fenômeno de transferência de massa foi investigado a partir de medidas locais e globais do coeficiente volumétrico de transporte mássico (kla) e da taxa de absorção molar de oxigênio na fase aquosa. A eficiência de transferência padrão (TEpadrão) variou na faixa de 0,08 a 0,40 kg02/(kWh), enquanto a taxa específica de transferência de oxigênio foi de aproximadamente 0,057 kg02/(m3h), valor três vezes superior ao observado em aeradores superficiais aplicados na indústria de processos. A partir dos resultados obtidos foi possível escrever um manual geral de operação para ejetores líquido-gás, bem como uma rotina simplificada de projetoAbstract: This work aimed at studying the mass and momentum transport phenomena of a downstream and gas self-aspirated liquid-gas ejector, in which the motive fluid was ordinary tap water and the gas was air at atmospheric pressure. In order to develop the experiments a prototype of a liquid-gas ejector with a rate of 2.0m3/hr was built of transparent perspex, helpful to the pattern flow visualization inside the mixing chamber. Building and assembly procedures concerning the ejector were also discussed. Several experiments were carried out using the small-scale equipment with the purpose of studying the effects of important variables on the pattern of the downstream two-phase flow. Relationships between the variables and the self-aspirated gas flow were proposed. The liquid jet velocity ranged between 1.90 and 13.2 m/sec for three different nozzles, leading to a gas-liquid ratio in the range 1.10 to 1.60. The absolute suction pressure in the gas line was ranged between 75.0 and 95.0 kPa. The balance of forces established inside the ejector has allowed the control of the mixing-shock zone along the mixing chamber. Flow pattern maps were plotted based on hydrodynamic conditions, highlighting the occurance of bubble flow and coaxial flow as well as where there is risk of suction chamber flooding. The mass transfer phenomenon was investigated from the experimental measurements of the local and global volumetric mass transfer coefficient (kla) and from the absorption rate of oxigen in aqueous solutions. The standard transfer efficiency was obtained in the range of 0.08 and 0.40 kg02/(kWhr). The oxygen transfer rate had a value of 0.057 kg02/(m3hr), three times higher than that reported on the industrial turbine aeration units. From the experimental results it was possible to write a general guide to the liquid-gas ejector operation, as well as a practical routine designDoutoradoDoutor em Engenharia de Alimentos[s.n.]Tobinaga, Satoshi, 1936-Kachan, George CurySantana, Cesar CostapintoViotto, Luiz AntonioAlegre, Ranulfo MonteUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). 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