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Dissertação de Mestrado
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2022.tde-05092022-102107
Documento
Autor
Nome completo
Murilo Cesar Biazi
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2022
Orientador
Banca examinadora
Park, Song Won (Presidente)
Codolo, Milene Costa
Silvares, Adriano Ferreira de Mattos
Título em português
Avaliação de desempenho e simulação em CFD de Lavador Venturi Industrial.
Palavras-chave em português
CFD fluidodinâmica computacional
Eficiência dos particulados
Limpeza dos gases
Perda de carga
Resumo em português
O volume total de emissão de particulados produzidos a serem tratados, aumenta cada vez mais enquanto os limites de emissão estipulados vem em constante redução. Portanto, é necessário aprimorar os conhecimentos sobre eficiência de captura nos sistemas de lavagem de gases, avaliando seu comportamento hidrodinâmico. Foi realizada medição de dados operacionais em condição controlada e medição isocinética em condições normais de operação. Os resultados foram comparados com a avaliação dos modelos existentes de desempenho e de perda de carga. Finalmente, avaliou-se o modelo em CFD (fluidodinâmica computacional) para elucidar o comportamento no interior da unidade industrial. Um lavador industrial Venturi não é apenas a parte convergente, garganta e divergente de um Venturi, e sim todo o conjunto, desde a entrada de gases e de água até a parte de captura de gotas em separador ciclônico. A eficiência de coleta das partículas obtida experimentalmente é de 93.2%, ao passo que a eficiência teórica está entre 98,2% e 100%. Isso se explica pelas condições não ideais de operação em unidade industrial do qual os modelos foram incapazes de modelar. A perda de carga total no lavador, dada como o valor da perda de pressão do escoamento entre as seções convergente, garganta e divergente, foi superior no lavador industrial em estudo. Uma vez que a diferença entre a perda de carga somente com ar é muito diferente de quando se tem sistema ar+água, explica-se a diferença entre o perfil de pressão teórica, por simulação e por medição experimental, onde a curva de recuperação de pressão é mais acentuada nos experimentos. As medições experimentais, as elucidações de mecanismos por modelos teóricos e a simulação por CFD para verificação formam um tripé de ferramentas que devem ser utilizadas em conjunto por se tratar de operação industrial. A maioria da literatura trata de experimentos em pilotos com condições controladas, com proposição de modelos teóricos, ou trata de modelagem CFD comparada com a literatura de modelos teóricos. Aqui se apresenta a aplicação das três abordagens.
Título em inglês
Performance evaluation and CFD simulation of a Industrial Venturi Scrubber.
Palavras-chave em inglês
CFD Computational Fluid Dynamics
Gas cleaning
Particle collection efficiency
Pressure drop
Venturi Scrubber
Resumo em inglês
The total particulate matter volume emission produced to be treated are progressively increasing, while the emission limits are in the opposite direction. Therefore, it is necessary to improve the knowledge about wet scrubber collection efficiency through its hydrodynamic behavior. Operacional data measurements in controlled conditions, and isokinetic sampling in normal operational conditions were made. The data was compared with performance and pressure drop mathematical models. Finally, the CFD (computacional fluidynamics) models were evaluated to elucidate the internal industrial equipment behavior. An industrial Venturi scrubber is not composed basically only by convergent, throught and divergent sections, but rather the whole machinery, since the inlet of gases and water and the water droplets removal in a cyclonic vessel. The experimental collection efficiency obtained was 93.2%, whereas the theorical values range from 98.2% to 100%. These results are explained by non-ideal conditions in the industrial unit. The Venturi scrubber total pressure drop, known as pressure difference between the convergent, throught and divergent sections, is higher in the industrial unit. Since the pressure drop in no water conditions is very different with the presence of water, it is explained the profile difference between theorical, simulated and experimental runs, where the recovery profile pressure is sharper in experimental data. The water fluid flow and the droplets distribution are slightly different in industrial conditions, even so with similar trends. The experimental measurements, the theorical models mechanism elucidation and the CFD simulation forms a tools tripod which must be used together since it is about an industrial operation. In the literature, is found basically of pilot scale experiments in controlled conditions, with theorical models proposition, or CFD simulation compared with theorical models. In the present study, for the first time ever, the tree aprroachs combined.
 
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Data de Publicação
2022-09-06
 
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