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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7029| Título: | Aplicação da fluidodinâmica computacional no estudo hidrodinâmico de um reator anaeróbio híbrido (UAHB) abiótico com validação experimental |
| Autor(es): | Silva, Lucas Eduardo Ferreira da |
| Orientador(es): | Arantes, Eudes José |
| Palavras-chave: | Fluidodinâmica computacional HIdrodinâmica Águas residuais - Purificação Computational fluid dynamics Hydrodynamics Sewage - Purification |
| Data do documento: | 26-Nov-2018 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | SILVA, Lucas Eduardo Ferreira da. Aplicação da fluidodinâmica computacional no estudo hidrodinâmico de um reator anaeróbio híbrido (UAHB) abiótico com validação experimental. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Ambiental) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2018. |
| Resumo: | O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o comportamento hidrodinâmico de um reator anaeróbio híbrido abiótico por meio de fluidodinâmica computacional e de ensaios hidrodinâmicos de estímulo-resposta. Para a realização do estudo, foi utilizado um reator anaeróbio híbrido de 17,7 L preenchido com matrizes de fibra vinílica entrelaçada. Inicialmente, para avaliar o comportamento hidrodinâmico do reator e suas características e anomalias hidráulicas, foram realizados três ensaios hidrodinâmicos para cada um dos tempos de detenção hidráulico teóricos testados (TDH de 4 h, 8 h e 12 h), utilizando como traçador a eosina amarelada, sendo que a duração total dos ensaios foi de três vezes os TDH teóricos. Para a realização das simulações em fluidodinâmica computacional, foi utilizado o software ANSYS-CFX 19.0, versão acadêmica. A partir dos ensaios hidrodinâmicos, foi possível notar nas curvas de variação da concentração de eosina ao longo tempo, adiantamentos médios dos picos de concentração de 46 %, 66 % e 53 % para os TDH de 4 h, 8 h e 12 h, respectivamente, sendo um indicativo da presença de caminhos preferencias no interior do reator. Essas curvas também permitiram a observação do lento decaimento da concentração do traçador ao longo do tempo, caracterizando o efeito de cauda longa, além da presença de alguns picos no decorrer das curvas, sendo um indicativo de forte recirculação interna no interior do reator. Com base no ajuste dos dados experimentais aos modelos uniparamétricos, observou-se que o regime de fluxo predominante no reator é o de mistura completa. Por meio do cálculo das características e anomalias hidráulicas, verificou-se que a maioria dos ensaios apresentaram volumes positivos de zonas mortas, o que pode ter influenciado no lento decaimento da curva de concentração do traçador. O número de Reynolds indicou regime de escoamento laminar, não houve a presença de curtos-circuitos hidráulicos nos três TDH testados e foi observado que a maioria dos ensaios apresentou eficiências hidráulicas insatisfatórias. As simulações em CFD, permitiram a obtenção do volume de zonas mortas no reator, que foi de aproximadamente 13 % nos três TDH simulados, além de terem permitido verificar a presença de caminhos preferencias no escoamento do fluido, entretanto não houve a validação das simulações, devido ao erro relativo ter sido acima de 50 % entre o volume de zonas mortas real e simulado. |
| Abstract: | The main objective of this work was to evaluate the hydrodynamic behavior of a hybrid anaerobic reactor by means of computational fluid dynamics and hydrodynamic stimulus-response tests. For a study, a 17,7 L hybrid anaerobic filled with mats of interlaced vinyl fiber was used. In order to evaluate the hydrodynamic behavior and its hydraulic characteristics and anomalies, three hydrodynamic tests were performed for each of the hydraulic detention methods tested (HRT of 4 h, 8h and 12 h) using a yellowish eosin tracer, and the total duration of the tests was three times the theoretical HRT. For the computational fluid dynamics simulations, the ANSYS-CFX 19.0 software, academic version, was used. From the hydrodynamic tests, it was possible to recognize the variation curves of the eosin concentration over time, mean advances of the concentration peaks of 46%, 66% and 53% for the HRT of 4 h, 8 to 12 h, respectively, being indicative of the presence of non-interior paths of the reactor. The curves also allowed an observation of the slow decay of tracer marking over time, characterizing the long tail effect, besides the presence of some peaks along the curves, being an indicative of strong internal recirculation inside the reactor. Based on the adjustment of the experimental data to the uniparametric models, it was observed that the predominant flow regime in the reactor is that of complete mixing. By calculating the hydraulic characteristics and anomalies, it was verified that in most cases the positive volumes of dead zones, which may have been influenced by the slow decay of the tracer concentration curve. The Reynolds number indicated a laminar flow regime, there were no hydraulic short-circuits in the three HRT tested and it was observed that the majority of the tests had unsatisfactory hydraulic efficiencies.The CFD simulations allowed to obtain the volume of dead zones in the reactor, which was approximately 13 % in the three simulated HRT, besides allowing to verify the presence of paths preference in the flow of the fluid, however there was no validation of the simulations, due to the relative error being above 50 % between the volume of real and simulated dead zones. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7029 |
| Aparece nas coleções: | CM - Engenharia Ambiental |
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