Otimização computacional de hidrociclone na irrigação pressurizada.

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Title:	Otimização computacional de hidrociclone na irrigação pressurizada.
Other Titles:	Computational optimization of hydrocyclone in pressurized irrigation.
???metadata.dc.creator???:	TONIN, Paulo César.
???metadata.dc.contributor.advisor1???:	DANTAS NETO, José. SANTOS, José Airton Azevedo dos.
???metadata.dc.contributor.referee1???:	PAULA, Adalberto Luz de.
???metadata.dc.contributor.referee2???:	EYNG, Eduardo.
???metadata.dc.contributor.referee3???:	AZEVEDO, Carlos Alberto Vieira de
???metadata.dc.contributor.referee4???:	GUERRA, Hugo Orlando Carvallo.
Issue Date:	Oct-2012
Publisher:	Universidade Federal de Campina Grande
Citation:	TONIN, Paulo César. Otimização computacional de hidrociclone na irrigação pressurizada. 93f. (Tese de Doutorado em Engenharia Agrícola), Programa de Pós-graduação em Engenharia Agrícola, Centro de Tecnologias e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande – Paraíba – Brasil, 2012. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/11574
???metadata.dc.description.resumo???:	O uso de aguas de baixa qualidade e com elevada presença de sedimentos tem se tornado frequente na agricultura irrigada e também um grande problema. Para minimizar estes problemas hidrociclones tern sido cada vez mais empregados nos sistemas de irrigação pressurizada, pois são fáceis de serem construídos e requerem pouca manutenção. Dentro deste contexto o objetivo do presente trabalho foi otimizar o desempenho de um hidrociclone usado na irrigação, ou seja, obter a máxima eficiência de separação dos sedimentos com a menor queda de pressão. A eficiência e a queda de pressão foram investigadas utilizando-se de simulações em dinâmica dos fluidos computacional (CFD), presente no pacote computacional ANSYS® CFX® 13.0. 0 escoamento turbulento e modelado utilizando o modelo Reynolds Stress Model e o escoamento multifásico e modelado através de uma abordagem Euleriana. A validação numérica é feita comparando os resultados da simulação com dados presentes na literatura. Um estudo de correlação investiga a influencia de seis variáveis geométricas e duas operacionais na eficiência de separação e na queda de pressão do hidrociclone. São elas: diâmetro de alimentação, diâmetro do tubo do diluído, diâmetro do orifício de saída da suspensão concentrada, comprimento da parte cilíndrica, comprimento do tubo do diluído, comprimento do cone e concentração e densidade dos sólidos na alimentação. O estudo mostra que o diâmetro de alimentação, o diâmetro do tubo do diluído e o diâmetro do orifício de saída da suspensão concentrada são os parâmetros que mais influenciam no desempenho do hidrociclone. Com estes três parâmetros, um planejamento experimental com quinze geometrias diferentes foi realizado e uma geometria ótima foi identificada. A geometria otimizada proporcionou um aumento de 31,45 % na eficiência de separação e uma diminuição de 8,87 % na queda de pressão comparado com o hidrociclone base. Com os resultados obtidos, e possível constatar que a metodologia utilizada permite analisar os principais parâmetros envolvidos no processo de otimização de hidrociclones ao mesmo tempo em que permite a identificação de uma geometria que otimize o seu desempenho dentro da faixa de valores dos parâmetros analisados.
Abstract:	The use of low quality water with high presence of sediments, has become common in irrigated agriculture and also a big problem. To minimize these problems, hydrocyclones have been increasingly used in irrigation systems because they are easy to construct and require low maintenance. Within this context, the objective of this work was optimize the performance of a hydrocyclone used in irrigation, in other words, obtain maximum separation efficiency of sediments with lower pressure drop. The efficiency and drop pressure were investigated using simulations in computational fluid dynamics (CFD) in this package ANSYS® CFX® 13. The turbulent flow is modeled using the model Reynolds Stress Model and multiphase flow is modeled using an Eulerian approach. The numerical validation is done by comparing simulation results with data from the literature. A correlation study investigates the influence o f six geometrical and two operational variables in separation efficiency and pressure drop of the hydrocyclone. They are: feeding diameter, tube diameter of diluted, diameter of the exit orifice of concentrated suspension, length of the cylindrical part, length o f diluted tube, length of cone and density and concentration of solids in the feed. The study shows that the diameter of feed, the diameter of diluted tube and diameter of the exit hole of the concentrated suspension are the parameters that influence the performance of the hydrocyclone. With these three parameters, an experimental design with fifteen different geometries was evaluated and an optimal geometry was identified. The optimized geometry provided a 31,45 % increase in separation efficiency and a reduction of 8,87 % in pressure drop compared to the base hydrocyclone. With these results, it is possible show that the methodology used allow to analyze the main parameters involved in the optimization of hydrocyclones and at the same time allowing the identification o f a geometry that optimize the performance within the range of parameters.
URI:	http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/11574
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