SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DO EFEITO DA TURBULÊNCIA NA HIDRODINÂMICA DE MISTURADORES ESTÁTICOS KENICS® APLICADOS À FOTOCATÁLISE
Nome: BRUNO DE OLIVEIRA SCHNEIDER
Data de publicação: 13/11/2024
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| KASSIA GRACIELE DOS SANTOS | Examinador Externo |
| MARCELO SILVEIRA BACELOS | Examinador Interno |
| TAISA SHIMOSAKAI DE LIRA | Presidente |
Resumo: O tratamento de efluentes industriais pode ser considerado um dos fatores essenciais para o desenvolvimento sustentável. Entre os processos oxidativos avançados (POAs) aplicados, a fotocatálise heterogênea possui destaque devido à possibilidade de uso da energia solar e por ocorrer à pressão e temperatura ambientes. A sua aplicação em larga escala depende do aprimoramento do desempenho de reatores fotocatalíticos, sendo o reator do tipo coletor parabólico composto um dos mais promissores. Nesse contexto, a utilização de misturadores estáticos surge como alternativa para melhorar os parâmetros de mistura e aumentar a taxa de degradação dos poluentes. Apesar de existirem pesquisas que avaliam os principais misturadores comerciais ou geometrias desenvolvidas pelo próprio autor, existe uma carência de análise do efeito hidrodinâmico da utilização de misturadores em processos de fotocatálise heterogênea. Este trabalho objetivou avaliar numericamente o efeito dos misturadores estáticos na hidrodinâmica do processo fotocatalítico de um reator do tipo coletor parabólico composto. Para isso, simulou-se numericamente o escoamento dentro do reator, com o auxílio do software Ansys Fluent®, para os números de Reynolds de 4.500 e 30.000. Analisou-se os gráficos de contorno e linhas de corrente
da velocidade axial normalizada ao longo do tubo e em seções distintas do misturador. Também foi avaliada a perda de carga decorrente da utilização dos misturadores. Os resultados mostraram que o misturador estático promoveu a formação de vórtices em diferentes regiões do tubo, aumento do gradiente de velocidade e turbulência do escoamento. Além disso, a geometria de revolução do misturador favoreceu o direcionamento do fluido para as extremidades do tubo, região que recebe maior influência da radiação. Esses fenômenos contribuem para a melhor dispersão do catalisador e efluente nessa região, o que favorece a reação de fotocatálise. O aumento do número de Reynolds de 4500 para 30000 contribuiu para a formação de vórtices bem definidos, redução de fluxo reverso e aumento de zonas de maior velocidade. Portanto, houve um efeito positivo para o desempenho hidrodinâmico do reator.
