Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva Júnior, João Lameu da, 1986-
Data de Publicação: 2015
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/20.500.12733/1626128
Resumo: Orientador: Milton Mori
id UNICAMP-30_cb888a6c931aa0655a0087ccaafabc6e
oai_identifier_str oai::952682
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanolFluid dynamic modelling and simulation of gas-liquid-solid slurry systems using CFD : methanol synthesisEscoamento multifásicoFluidodinâmica computacionalMultiphase flowComputational fluid dynamics (CFD)BubblesBolhasEscoamento turbulentoTurbulent flowOrientador: Milton MoriTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Nesta pesquisa investigou-se numericamente as características fluidodinâmicas de colunas de bolhas em leito de lama operando sob diferentes regimes de escoamento e concentrações de sólido particulado empregando a técnica CFD. A síntese de metanol em duas etapas (carbonilação e hidrogenação catalítica) também foi estudada numericamente em um reator em leito de lama. Na análise fluidodinâmica, o papel das interações entre as diferentes fases, a turbulência induzida pelas bolhas e o balanço populacional destas foram estudados. As predições das simulações foram validadas com dados experimentais obtidos da literatura. Na análise fluidodinâmica e cinética, os fenômenos de transferência de massa e de calor entre fases e as taxas das reações químicas foram avaliadas e os resultados foram comparados a dados experimentais de composição da fase líquida e de conversão do gás de síntese obtidos da literatura. As interações disperso-contínuo (arrastes gás-líquido e sólido-líquido) mostraram ser fundamentais na modelagem correta de sistemas trifásicos. As interações entre as fases dispersas (arraste gás-sólido e interação sólido-sólido) apresentaram influências significativas sob certas condições operacionais. O modelo de balanço populacional não-homogêneo promoveu bons resultados para a condição operacional estudada. A turbulência induzida pelas bolhas também demonstrou ser essencial na modelagem correta do escoamento de sistemas gás-líquido-sólido. Os modelos fluidodinâmicos com expressões cinéticas do tipo Langmuir-Hinshelwood para a síntese de metanol representaram bem o sistema reativo estudado. Em síntese, os modelos CFD propostos e simulados foram capazes de predizer o comportamento do escoamento de colunas de bolhas em leito de lama nas condições estudadasAbstract: In the present work, numerical simulations using CFD were performed to study the fluid dynamic characteristics of a slurry bubble column operating under different flow regimes and particulate solid concentrations. The two-step methanol synthesis (carbonylation and catalytic hydrogenolysis) was also numerically investigated in a slurry bubble column reactor. In the fluid dynamic analysis, the role of phase interactions, bubble induced turbulence and population balance for bubbles were evaluated. The simulations were validated with experimental data from literature. In the fluid dynamic with chemical reactions analysis, mass and heat transfer between phases and reaction rates were evaluated and the results were compared with experimental data of liquid compositions and syngas conversion. Dispersed-continuous interactions (gas-liquid and solid-liquid drag forces) showed to be fundamental to model correctly three-phase systems. Dispersed-dispersed interactions (gas-solid drag force and solid-solid interactions) exhibited expressive influences under certain operating conditions. The inhomogeneous population balance model promoted good results for the operating conditions studied. Bubble induced turbulence is also an essential feature in the modelling of gas-liquid-solid systems. The fluid dynamic model with Langmuir-Hinshelwood-type rate expressions for the methanol synthesis represented well the reaction system studied. The proposed CFD models were capable to predict flow behaviour of slurry systems in the investigated operating conditionsDoutoradoEngenharia QuímicaDoutor em Engenharia Química[s.n.]Mori, Milton, 1947-Martignoni, Waldir PedroTaranto, Osvaldir PereiraNoriler, DirceuDecker, Rodrigo KoerichUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASSilva Júnior, João Lameu da, 1986-20152015-07-17T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf208 p. : il.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626128SILVA JÚNIOR, João Lameu da. Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD: síntese de metanol . 2015. 208 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626128. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/952682porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T07:45:21Zoai::952682Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T07:45:21Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
Fluid dynamic modelling and simulation of gas-liquid-solid slurry systems using CFD : methanol synthesis
title Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
spellingShingle Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
Silva Júnior, João Lameu da, 1986-
Escoamento multifásico
Fluidodinâmica computacional
Multiphase flow
Computational fluid dynamics (CFD)
Bubbles
Bolhas
Escoamento turbulento
Turbulent flow
title_short Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
title_full Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
title_fullStr Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
title_full_unstemmed Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
title_sort Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD : síntese de metanol
author Silva Júnior, João Lameu da, 1986-
author_facet Silva Júnior, João Lameu da, 1986-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Mori, Milton, 1947-
Martignoni, Waldir Pedro
Taranto, Osvaldir Pereira
Noriler, Dirceu
Decker, Rodrigo Koerich
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv Silva Júnior, João Lameu da, 1986-
dc.subject.por.fl_str_mv Escoamento multifásico
Fluidodinâmica computacional
Multiphase flow
Computational fluid dynamics (CFD)
Bubbles
Bolhas
Escoamento turbulento
Turbulent flow
topic Escoamento multifásico
Fluidodinâmica computacional
Multiphase flow
Computational fluid dynamics (CFD)
Bubbles
Bolhas
Escoamento turbulento
Turbulent flow
description Orientador: Milton Mori
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015
2015-07-17T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626128
SILVA JÚNIOR, João Lameu da. Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD: síntese de metanol . 2015. 208 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626128. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626128
identifier_str_mv SILVA JÚNIOR, João Lameu da. Modelagem e simulação fluidodinâmica de sistemas gás-líquido-sólido em leitos de lama usando CFD: síntese de metanol . 2015. 208 p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1626128. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/952682
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
208 p. : il.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189115151777792

Registros relacionados