Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7127
Title: Reator cilíndrico-elíptico de leito fixo. Avaliações fenomenológica e geométrica transientes.
Other Titles: Cylindrical-elliptical fixed bed reactor. Transient phenomenological and geometric evaluations.
???metadata.dc.creator???: SILVA, Rodrigo Moura da.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: VIEIRA, Fernando Fernandes.
???metadata.dc.contributor.referee2???: OLIVEIRA , Laércio Gomes de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: ANDRADE , Tony Herbert Freire de.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.
Keywords: Transferência de Calor;Meio-Poroso;Cilindro-Elíptico;Transiente;Perfil Curvilíneo;Porosidade Variável;Heat Transfer;Porous Media;Cylinder-Elliptic;Transient;Curvilinear Profile;Variable Porosity
Issue Date: 31-Aug-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, R. M. da. Reator cilíndrico-elíptico de leito fixo. Avaliações fenomenológica e geométrica transientes. 2018. 169 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7127
???metadata.dc.description.resumo???: Reatores tubulares de leito fixo são equipamentos utilizados amplamente na indústria, em operações como absorção, adsorção, catalisação de reações químicas altamente endotérmicas ou exotérmicas, entre outras, com o intuito de gerar produtos de valor comercial altamente agregado. Sua concepção consta de um arranjo de partículas porosas estabelecido de forma fixa ao longo de seu leito, por onde faz-se escoar um fluido (ou combinação de mais de um), o qual percola o arranjo de partículas do leito realizando as trocas necessárias de calor e massa entre as espécies fluida e sólida (partículas) envolvidas. Seu projeto geralmente é marcado por dificuldades de pleno conhecimento da natureza de parâmetros térmicos e as pesquisas limitam-se, muitas vezes, na convencional geometria cilíndrico - circular e operação em regime permanente, com propriedades termofísicas constantes em todo o domínio, além da abordagem uni ou bidimensional. Nesse sentido, este trabalho estudou a transferência de calor tridimensional transiente num reator cilíndrico-elíptico de leito fixo via simulação numérica através do método de volumes finitos, com propriedades termofísicas variáveis, um perfil curvilíneo de temperatura na entrada do reator e um modelo de porosidade variável com a posição do leito. Os resultados atestam que: 1) variando-se a razão de aspecto geométrica (L2/L1) praticamente não se altera as condições operacionais do reator; 2) Na medida em que se aumenta a velocidade do ar na entrada, mais rápido se alcança o regime permanente; 3) Um perfil de temperatura variável com a posição na entrada do reator, comparado com um perfil plano de mesma temperatura média altera bastante o campo de temperatura do reator; 4) Um perfil de porosidade constante obtido da média do perfil de porosidade variável não altera significativamente a distribuição de temperatura; 5) Com um termo de reação química de 1ª ordem na modelagem, o campo de temperatura só experimenta mudanças significativas à altas concentrações de reagentes ou com o aumento da temperatura dos reagentes na entrada do reator.
Abstract: Fixed bed tubular reactors are widely used equipment in the industry, in operations such as absorption, adsorption, catalysis of highly endothermic or exothermic chemical reactions, among others, in order to generate products of highly aggregated commercial value. Its conception consists of an arrangement of porous particles established in a fixed manner along its bed, where a fluid (or combination of more than one) is drawn, which percolates the arrangement of particles of the bed by performing the necessary exchanges of heat and mass between the fluid and solid species (particles) involved. Its design is usually marked by difficulties in the knowledge of the nature of thermal parameters, and research are often limited to conventional cylindrical-circular geometry and steady-state operation, with constant thermophysical properties throughout the domain, as well as the uni or two-dimensional approach. In this sense, this work studied the transient three-dimensional heat transfer in a fixed-bed cylindrical-elliptical reactor by numerical simulation using the finite volume method, with variable thermophysical properties, a curvilinear temperature profile at the reactor inlet and a variable porosity model with the position of the bed. The results confirm that: 1) By varying the geometric aspect ratio (L2/L1) practically does not change the operational conditions of the reactor; 2) As the velocity of air at the reactor inlet increases, the faster the permanent regime is reached; 3) A variable temperature profile with the position at the reactor inlet, compared to a flat profile of the same average temperature, greatly changes the temperature field of the reactor; 4) A constant porosity profile obtained from the mean of the variable porosity profile does not significantly alter the temperature distribution; 5) With a first-order chemical reaction term in the modeling, the temperature field only undergoes significant changes at high reagent concentrations or with increasing reagent temperature at the reactor inlet.
Keywords: Transferência de Calor
Meio-Poroso
Cilindro-Elíptico
Transiente
Perfil Curvilíneo
Porosidade Variável
Heat Transfer
Porous Media
Cylinder-Elliptic
Transient
Curvilinear Profile
Variable Porosity
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7127
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia de Processos.

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
RODRIGO MOURA DA SILVA - TESE (PPGEP) CCT 2018.pdfRodrigo Moura da Silva - TESE (PPGEP) CCT 20185.59 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.