Carbon Capture and Storage (CCS) is capable of delivering significant emissions reduction of carbon dioxide (CO2) into atmosphere. In CCS applications, CO2 must be compressed at high pressures to be reinjected into depleted hydrocarbon reservoirs by a mechanical machine, such as ejectors. In this work, a quasi-one-dimensional (1D) mathematical approach from literature was employed to perform a theoretical analysis of an incompressible-flow ejector, using results from Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations as input data. In order to properly express the non-uniformity of the velocity and pressure profiles at the ejector sections, kinetic-energy and pressure correction factors were employed in the results from CFD simulations. In addition, a new efficiency approximation is proposed including those correction factors on its formulation. Finally, a sensitivity analysis was conducted aiming to investigate the influence of each ejector component on its performance. The results have shown that the mathematical approach from literature presents good agreement with the CFD results and could accurately delimit the ejector's envelope of operation and predict its efficiency peak. And the new approximation has presented lower deviation from CFD results for specific entrainment ratio (M) values. The plots of the pressure and velocity profiles indicated that the pressure stabilization occurs inside the mixing section and the velocity stabilization takes place inside the diffuser. The sensitivity analysis pointed out that the nozzle geometry affects the ejector's efficiency curve for all while geometries of the suction chamber, mixing section and diffuser affect the efficiency curve only for higher and intermediate M.

A técnica de Captura e Armazenamento de Carbono (CCS) é capaz de proporcionar reduções significativas das emissões de dióxido de carbono (CO2) na atmosfera. Nas operações de CCS, o CO2 deve ser comprimido a altas pressões para ser reinjetado em reservatórios de hidrocarbonetos depletados por meio de equipamentos mecânicos, como, por exemplo, ejetores. No presente trabalho, um modelo matemático quase unidimensional (1D) da literatura foi utilizado para realizar uma análise teórica de um ejetor de escoamento incompressível, usando-se resultados de simulações de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) como parâmetros de input. A fim de expressar adequadamente a não uniformidade dos perfis de velocidade e de pressão nas seções do ejetor, foram empregados fatores de correção de energia cinética e de pressão nos resultados das simulações de CFD. Além disso, uma nova aproximação de eficiência é proposta incluindo estes fatores de correção. Por fim, uma análise de sensibilidade foi realizada para investigar a influência de cada componente do ejetor em seu desempenho. Os resultados mostraram que o modelo matemático da literatura apresenta boa concordância com os resultados de CFD, sendo capaz de delimitar o envelope de operação do ejetor e o seu pico de eficiência. E a nova aproximação apresentou menor desvio em relação aos resultados de CFD para valores específicos do parâmetro entrainment ratio (M). Os perfis de pressão e de velocidade indicaram que a estabilização da pressão ocorre no interior da seção de mistura e a estabilização da velocidade ocorre no interior difusor. A análise de sensibilidade indicou que a geometria do bocal afeta a curva de eficiência do ejetor para todos os valores de M, enquanto que as geometrias da câmara de sucção, da seção de mistura e do difusor impactam a curva de eficiência apenas para valores mais altos e intermediários de M.