Transferência de calor em Reator Cilíndrico Elíptico de leito fixo via modelo heterogêneo: efeito da forma das partículas do leito poroso
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v9i12.11404Palavras-chave:
Calor; Reator cilíndrico elíptico; Leito poroso; Modelo heterogêneo; Simulação.Resumo
O objetivo deste trabalho foi estudar a transferência de calor em um reator cilíndrico elíptico de leito recheado de partículas. Foi desenvolvido um modelo matemático heterogêneo (modelo de duas fases), aplicado para as fases sólida e fluida separadamente. Para resolver as equações diferenciais parciais foi utilizado o método de volume finito, a formulação totalmente implícita, e o esquema WUDS para interpolação para os termos convectivos e difusivos. Resultados da distribuição de temperatura nas fases fluida e sólida, ao longo do reator, para partículas com forma esferoidal prolata e esférica são apresentados e analisados. Verificou-se que a forma da partícula que compõe o leito poroso afeta levemente a distribuição de temperatura no interior do reator e que a temperatura adimensional da fase fluida é levemente menor que a da fase sólida.
Referências
Curray, J. R., & Griffiths, J. C. (1955). Sphericity and roundness of quartz grains in sediments. Geological Society of America Bulletin, 66(9), 1075-1096. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1955)66[1075:SAROQG]2.0.CO;2
Dixon, A. G., & Cresswell, D. L. (1979). Theoretical prediction of effective heat transfer parameters in packed beds. AIChE Journal, 25(4), 663-676. https://doi.org/10.1002/aic.690250413
Dullien, F. A. L. (1992). Porous Media: Fluid Transport and Pore Structure. 2 ed, San Diego, USA: Academic Press.
Freire, J. T. (1979). Transferência de calor em meios porosos. Tese de Doutorado. COPPE/UFRJ.
Happel, J., & Brenner, H. (2012). Low Reynolds number hydrodynamics: with special applications to particulate media (Vol. 1). Springer Science & Business Media.
McCabe, W.L., Smith, J.C, & Harriot, P. (1985). Unit Operations of Chemical Engineering. 2 ed, McGraw - Hill International Editions, 1985.
Mendes, N. (1997) Modelos para previsão da Transferência de Calor e de Umidade em Elementos Porosos de Edificações. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Campina Grande. Obtido em: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/77246
Miyauchi, T., Furusaki, S., Morooka, S., & Ikeda, Y. (1981). Transport phenomena and reaction in fluidized catalyst beds. In Advances in Chemical Engineering (Vol. 11, pp. 275-448). Academic Press. https://doi.org/10.1016/S0065-2377(08)60028-9
Oliveira, L. G., Swarnakar, R., & de Lima, A. G. (2008). Steady state model for heat transfer in a packed bed reactor of elliptic cylindrical shape. International Journal of Chemical Reactor Engineering, 6(1). https://doi.org/10.2202/1542-6580.1771
Pereira A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J., Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. Editora UAB/NTE/UFSM, Santa Maria/RS. Recuperado de https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_MetodologiaPesquisa Cientifica.pdf?sequence=1.
Pereira, A. S., Moura da Silva, R., Machado, M. C. N., Azerêdo, L. P. M., Vilela, A. F., Andrade, R. O., & Barbosa de Lima, A. G. (2020). Heat Transfer in Fixed Bed Elliptic Cylindrical Reactor via Two-Phase Model. Defect and Diffusion Forum, 400, 45–50. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ddf.400.45.
Pereira, A. S., Silva, R. M., Santos, R. S., Lima, A. G. B., Andrade, R. O., Lima, W. M. P. B., & de Lima, G. S. (2021). Heat Transfer in a Packed-Bed Elliptic Cylindrical Reactor: Theory, Heterogeneous Transient Modeling, and Applications. In Transport Processes and Separation Technologies (pp. 185-214). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-030-47856-8_7
Polyaev, V. M., Mozhaev, A. P., Galitseysky, B. M., & Lozhkin, A. L. (1996). A study of internal heat transfer in nonuniform porous structures. Experimental thermal and fluid science, 12(4), 426-432. https://doi.org/10.1016/0894-1777(95)00132-8
Silva Filho, A. A. (2013). Transporte de calor em reator cilíndrico elíptico de leito fixo recheado de partículas: modelagem, simulação e otimização. Tese de Doutorado, Universidade Federal de Campina Grande, 2013, 170 p. Obtido em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2088
Silva, R. M. (2018). Reator cilíndrico - elíptico de leito fixo. Avaliações fenomenológica e geométrica transientes. Tese de Doutorado. Universidade Federal de Campina Grande. Obtido em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/7127
Silva, R. M., Lima, A. G. B., Pereira, A. S., Machado, M. C. N., & Santos, R. S. (2018). Unsteady state heat transfer in packed-bed elliptic cylindrical reactor: theory, advanced modeling and applications. In Transport Phenomena in Multiphase Systems (pp. 139-179). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91062-8_5
Silva, R. M., Pereira, A. S., de Lima, A. G. B., Araújo, M. V., & Santos, R. S. (2019). Heat Transfer in Packed Bed Elliptic-Cylindrical Reactor: The Geometry Effect. Defect and Diffusion Forum, 391, 54–59. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/ddf.391.54
Wakao, N., Kaguei, S., & Funazkri, T. (1979). Effect of fluid dispersion coefficients on particle-to-fluid heat transfer coefficients in packed beds: correlation of Nusselt numbers. Chemical engineering science, 34(3), 325-336. https://doi.org/10.1016/0009-2509(79)85064-2
Downloads
Publicado
Como Citar
Edição
Seção
Licença
Copyright (c) 2020 Antonildo Santos Pereira; Rodrigo Moura da Silva; Hortência Luma Fernandes Magalhães; Ricardo Soares Gomez; Túlio Rafael Nascimento Porto; Wanderson Magno Paiva Barbosa de Lima; Elisiane Santana de Lima; Stephane Katherine Barbosa Moura da Silva; Antonio Gilson Barbosa de Lima
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88x31.png)
Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Autores que publicam nesta revista concordam com os seguintes termos:
1) Autores mantém os direitos autorais e concedem à revista o direito de primeira publicação, com o trabalho simultaneamente licenciado sob a Licença Creative Commons Attribution que permite o compartilhamento do trabalho com reconhecimento da autoria e publicação inicial nesta revista.
2) Autores têm autorização para assumir contratos adicionais separadamente, para distribuição não-exclusiva da versão do trabalho publicada nesta revista (ex.: publicar em repositório institucional ou como capítulo de livro), com reconhecimento de autoria e publicação inicial nesta revista.
3) Autores têm permissão e são estimulados a publicar e distribuir seu trabalho online (ex.: em repositórios institucionais ou na sua página pessoal) a qualquer ponto antes ou durante o processo editorial, já que isso pode gerar alterações produtivas, bem como aumentar o impacto e a citação do trabalho publicado.