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Avaliação dos efeitos fluidodinâmicos em módulos de membranas plana, curva e espiral via CFD.

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dc.creator.ID LIRA, Raniere Henrique Pereira pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/9957714615341664 pt_BR
dc.contributor.advisor1 FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.
dc.contributor.advisor1ID FARIAS NETO, S. R. pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/5029314237107938 pt_BR
dc.contributor.referee1 SILVA, José Nilton.
dc.contributor.referee2 FARIAS, Fabiana Pimentel Macedo.
dc.contributor.referee3 CUNHA, Acto de Lima.
dc.contributor.referee4 VIEIRA, Fernando Fernandes.
dc.description.resumo Os processos de separação por membranas têm várias aplicações nos mais diversos setores da indústria, destacando-se a dessalinização por osmose inversa (OI) para a produção de água potável a partir da água salobra e/ou do mar, usando como força motriz a pressão transmembranica numa membrana semipermeável. Este trabalho teve por objetivo estudar os efeitos fluidodinâmicos em um módulo de membrana espiral. Foi desenvolvido um modelo matemático para o processo de separação, adotando o modelo da difusão da solução com base nas equações de conservação da massa, quantidade de movimento e das espécies químicas. Para este estudo foi utilizando o pacote comercial Ansys CFX® 15.0. O modelo foi aplicado a um módulo de membrana plana em duas e três dimensões onde os resultados numéricos tiveram uma boa concordância com resultados de trabalhos reportados na literatura específica. Foi realizado um estudo de qualidade da malha através do Índice de Convergência de Malha (ICM) para analisar a independência dos resultados numéricos com a malha utilizada. Foram estudadas três variáveis do processo: velocidade de alimentação, pressão transmembranica e concentração inicial da solução de NaCl. O modelo foi aplicado a diferentes curvaturas do módulo de membrana indicou uma melhoria no desempenho da membrana com a intensificação da curvatura do módulo. A configuração da membrana em espiral apresentou um aumento relevante na capacidade de produção do módulo de membrana. A vazão mássica de permeado teve dependência com a concentração inicial de NaCl, pressão transmembranica e com o número de voltas da membrana. Os resultados mostraram que variações nas grandezas envolvidas no processo de separação, como velocidade, concentração inicial e pressão transmembranica, influenciam no desenvolvimento da camada limite de concentração de polarização, assim como no fluxo de permeado. O aumento da velocidade de alimentação e redução da concentração inicial favorecem a redução da camada polarizada, e o aumento da pressão transmembranica eleva o fluxo de permeado. Os resultados das simulações apresentaram uma boa representatividade dos fenômenos de transferência envolvidos no processo de dessalinização. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Ciências e Tecnologia - CCT pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia Química pt_BR
dc.title Avaliação dos efeitos fluidodinâmicos em módulos de membranas plana, curva e espiral via CFD. pt_BR
dc.date.issued 2020-10-30
dc.description.abstract The membrane separation processes have several applications in the most diverse sectors of the industry, standing out the desalination by reverse osmosis (RO) for the production of drinking water from brackish and / or sea water, using as driving force the transmembrane pressure in a semipermeable membrane. This work had the aim to study the fluid dynamics effects in a spiral membrane module. A mathematical model was developed for the separation process, adopting the solution diffusion model based on the equations of conservation of the mass, amount of movement and of the chemical species. For this study was used the commercial package Ansys CFX® 15.0. The model was applied to a flat membrane module in two and three dimensions where the numerical results had a good agreement with the results of studies reported in the specific literature. A mesh quality study was carried out using the Grid Convergence Index (GCI) to analyze the independence of the numerical results with the mesh used. Three process variables were studied: feed velocity, transmembrane pressure and initial concentration of the solution of NaCl. The model was applied to different curvatures of the membrane module indicated an improvement in membrane performance with the intensification of the curvature of the module. The configuration of the spiral membrane showed a relevant increase in the production capacity of the membrane module. The permeate mass flow depended on the initial NaCl concentration, transmembrane pressure and the number of turns of the membrane. The results showed that variations in the quantities involved in the separation process, as velocity, initial concentration and transmembrane pressure, influence the development of the layer of polarization concentration, as well as the permeate flux. The increase of the feeding velocity and reduction of the initial concentration favor the reduction of the polarized layer, and the increase of the transmembrane pressure elevates the permeate flow. The results of the simulations showed a good representation of the transfer phenomena involved in the desalination process. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17074
dc.date.accessioned 2021-01-19T15:06:46Z
dc.date.available 2021-01-19
dc.date.available 2021-01-19T15:06:46Z
dc.type Tese pt_BR
dc.subject Membrane pt_BR
dc.subject Diffusion model pt_BR
dc.subject CFD Modeling pt_BR
dc.subject Transmembrane pressure pt_BR
dc.subject Polarization concentration pt_BR
dc.subject Modelo da difusão pt_BR
dc.subject Modelo de difusión pt_BR
dc.subject Modelagem CFD pt_BR
dc.subject Modelado CFD pt_BR
dc.subject Pressão transmembranica pt_BR
dc.subject Presión transmembrana pt_BR
dc.subject Concentração de polarização pt_BR
dc.subject Concentración de polarización pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator LIRA, Raniere Henrique Pereira.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Evaluation of fluid dynamic effects in flat, curve and spiral membrane modules via CFD. pt_BR
dc.identifier.citation LIRA, R. H. P. Avaliação dos efeitos fluidodinâmicos em módulos de membranas plana, curva e espiral via CFD. 2020. 168f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2020. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/17074 pt_BR


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