Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás

Nome: Rita de Cassia Feroni
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 04/12/2015
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Jane Meri Santos Orientador
Neyval Costa Reis Jr. Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Angela Ourivio Nieckele Examinador Externo
ANTONIO GLEDSON DE CARVALHO Examinador Externo
Davidson Martins Moreira Examinador Interno
Jane Meri Santos Orientador
Neyval Costa Reis Jr. Orientador
Taciana Toledo de Almeida Albuquerque Examinador Interno

Resumo: A emissão de gases odorantes a partir de uma superfície líquida pode ser representada em um escoamento multifásico, em que a turbulência é gerada na proximidade da interface líquido-gás. Esta interface pode ser deformável, com ou sem a presença de ondas. A principal resistência ao transporte de massa através da interface líquido-gás está limitada a uma subcamada muito fina de cada lado da interface, em dimensões de poucos milímetros, onde a turbulência é reduzida e os processos de difusão tornam-se dominantes. Assim, a relação entre a turbulência do escoamento e a configuração da interface (relação com o número de Reynolds) em conjunto com as propriedades do composto como, difusividade (relação com o número de Schmidt) e solubilidade (relação com constante de Henry), são fundamentais para o estudo de transferência de massa na interface líquido-gás. A fim de investigar a relação existente entre os parâmetros citados, um estudo multifásico de transferência de massa foi realizado neste trabalho, utilizando o código computacional ANSYS-CFX 14.5, com a aplicação do modelo de turbulência de simulação das grandes escalas (LES). O modelo matemático foi validado com dados de simulação numérica direta (DNS) a partir do estudo de Komori et al. (2010). Os resultados mostram que a transferência de massa é fortemente afetada pela presença de ondas na interface que contribuem para a formação de estruturas turbulentas na fase líquida. Assim, valores de coeficientes de transferência de massa (kl) para diferentes números de Reynolds estudados (210, 86 e 43) mostraram grande diferença em ordem de grandeza. Da mesma forma, ao considerar compostos odorantes com diferentes valores da constante de Henry, foi possível mostrar no presente estudo, que a transferência de massa também possui forte dependência em relação a este parâmetro. Valores maiores de kl são encontrados para compostos odorantes como o sulfeto de hidrogênio cuja transferência de massa é controlada pela fase líquida, seguido da amônia cuja transferência de massa é controlada por ambas as fases e do ácido valérico com a transferência de massa controlada pela fase gasosa.

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