Relação entre parâmetros hidrodinâmicos e segregação de fases em floculadores tubulares helicoidais
Nome: BRUNO PETERLE VANELI
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 22/03/2022
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| EDMILSON COSTA TEIXEIRA | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| MARCELO LIBÂNIO | Examinador Externo |
Páginas
Resumo: Modelos para estimativa da Eficiência de Remoção de Turbidez (ERT) em
Floculadores Tubulares Helicoidais (FTHs) têm sido desenvolvidos para subsidiar o
entendimento da relação entre hidrodinâmica e a eficiência da floculação em FTHs.
Todavia, no âmbito do desenvolvimento de tais modelos não houve modelagem do
escoamento bifásico e, portanto, não foi possível visualizar e analisar o
comportamento do escoamento sólido-líquido e da segregação de fases nos FTHs,
gerando carência de informações sobre o que está ocorrendo no interior dessas
unidades, em termos da interação fluido-partícula e partícula-partícula. Essa carência
deixa os modelos de estimativa de ERT com aspectos de caixa-preta no que tange
à floculação. Nesse contexto, este trabalho buscou elucidar a relação entre
parâmetros hidrodinâmicos e a segregação de fases em FTHs, visando avançar no
entendimento da floculação nessas unidades. Para isso, avaliaram-se diversas
configurações de FTHs por meio de modelagem fluidodinâmica computacional (CFD).
Ao todo foram modeladas 84 configurações considerando escoamento monofásico e
54 configurações considerando escoamento bifásico (sólido-líquido). Os parâmetros
hidrodinâmicos estudados foram o Gradiente Médio de Velocidade, o Gradiente Médio
de Pressão e a Energia Cinética Específica Média. A fase sólida foi avaliada por meio
da distribuição de sua concentração volumétrica nos FTHs. Entre os resultados,
identificaram-se e avaliaram-se relações existentes entre os parâmetros
hidrodinâmicos, a distribuição de concentração volumétrica da fase sólida e a ERT
nos floculadores estudados; verificou-se que quanto maior a intensidade do
escoamento secundário no FTH, maior tende ser a magnitude da concentração
volumétrica máxima da fase sólida (CMax), que se situa próxima ao lado interno da
curvatura; em relação aos parâmetros hidrodinâmicos, constatou-se tendência de
relação positiva entre eles e CMax; para os FTHs estudados, averiguou-se que
menores valores de ERT estavam associados a maiores valores de CMax. Em
decorrência dos conhecimentos adquiridos, foi proposto novo modelo para estimativa
da ERT em FTHs. Esse modelo além de produzir estatísticas de ajuste semelhantes
aos modelos de melhor desempenho disponíveis, é mais parcimonioso e todos os
seus parâmetros podem ser obtidos via modelagem física, entre outras vantagens.
