Processo de separação chumbo/ar usando separador ciclônico: modelagem e simulação.
Ano de defesa: | 2018 |
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Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acesso: | Acesso aberto |
Idioma: | por |
Instituição de defesa: |
Universidade Federal de Campina Grande
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Programa de Pós-Graduação: |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA
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Departamento: |
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT
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País: |
Brasil
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Palavras-chave em Português: | |
Área do conhecimento CNPq: | |
Link de acesso: | http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19340 |
Resumo: | Durante a produção de baterias automotivas partículas de chumbo podem ficar suspensas no ar causando riscos ao meio ambiente e sobretudo aos trabalhadores e a comunidade em torno da fábrica. Geralmente são utilizados exaustores nos galpões das fábricas que direcionam o ar para ser tratado por um filtro de mangas. Estes filtros devem passar por manutenção periódica e em alguns casos a substituição das mangas. Com o intuito de reduzir o tempo de manutenção do filtro ou substituição das mangas foi proposta a utilização de um separador ciclônico como pré-tratamento para o filtro. Para isso fez-se necessário o estudo do escoamento chumbo/ar no interior do separador para viabilizar essa aplicação. Neste sentido foi realizada a análise do separador ciclônico empregando a fluidodinâmica computacional visando avaliar a influência de alguns aspectos geométricos do separador ciclônico sobre a eficiência de separação das partículas de chumbo do ar. Foi igualmente avaliado o efeito da concentração e diâmetro das partículas de chumbo. Foi utilizado o pacote computacional ANSYS CFX® 15 adotando-se a abordagem Euleriana-Euleriana, considerando o modelo de partículas. Foi utilizado o modelo de turbulência 𝜿 − 𝜀 padrão. Para o tratamento da fase dispersa (partículas de chumbo) foi adotada a teoria cinética dos escoamentos granulares. Os resultados das simulações indicaram que o modelo matemático utilizado foi capaz de prever os fenômenos físicos envolvidos no processo de separação usando o separador ciclônico. Observou-se que na maioria dos casos avaliados a eficiência de separação partículas de chumbo ficou acima dos 70%, o que indica que o equipamento em estudo apresentou um comportamento favorável a separação. Os resultados proporcionaram afirmar que o separador ciclônico se mostrou promissor como um pré-tratamento para o filtro de mangas nos casos avaliados. |
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FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.FARIAS NETO, S. R.http://lattes.cnpq.br/5029314237107938SILVA, José Nilton.ALVES , José Jailson Nicácio.FARIAS , Fabiana Pimentel Macêdo.ZIMMERMANN, M. S.http://lattes.cnpq.br/6610547913414164ZIMMERMANN, Marina da Silva.Durante a produção de baterias automotivas partículas de chumbo podem ficar suspensas no ar causando riscos ao meio ambiente e sobretudo aos trabalhadores e a comunidade em torno da fábrica. Geralmente são utilizados exaustores nos galpões das fábricas que direcionam o ar para ser tratado por um filtro de mangas. Estes filtros devem passar por manutenção periódica e em alguns casos a substituição das mangas. Com o intuito de reduzir o tempo de manutenção do filtro ou substituição das mangas foi proposta a utilização de um separador ciclônico como pré-tratamento para o filtro. Para isso fez-se necessário o estudo do escoamento chumbo/ar no interior do separador para viabilizar essa aplicação. Neste sentido foi realizada a análise do separador ciclônico empregando a fluidodinâmica computacional visando avaliar a influência de alguns aspectos geométricos do separador ciclônico sobre a eficiência de separação das partículas de chumbo do ar. Foi igualmente avaliado o efeito da concentração e diâmetro das partículas de chumbo. Foi utilizado o pacote computacional ANSYS CFX® 15 adotando-se a abordagem Euleriana-Euleriana, considerando o modelo de partículas. Foi utilizado o modelo de turbulência 𝜿 − 𝜀 padrão. Para o tratamento da fase dispersa (partículas de chumbo) foi adotada a teoria cinética dos escoamentos granulares. Os resultados das simulações indicaram que o modelo matemático utilizado foi capaz de prever os fenômenos físicos envolvidos no processo de separação usando o separador ciclônico. Observou-se que na maioria dos casos avaliados a eficiência de separação partículas de chumbo ficou acima dos 70%, o que indica que o equipamento em estudo apresentou um comportamento favorável a separação. Os resultados proporcionaram afirmar que o separador ciclônico se mostrou promissor como um pré-tratamento para o filtro de mangas nos casos avaliados.In the automotive batteries manufacturing process some lead particles can be released in the air causing risks to the environment, to the health of the workers and to the community around the factory. Generally, exhaust fans are usually used in the factory sheds that direct air to be treated by a bag filter. A periodic maintenance is required to these filters. To reduce the maintenance time of the filter or replacement of the bags it was proposed to use a cyclonic separator as a pretreatment for the filter. For this, it was necessary to study the lead / air flow inside the separator to evaluate the feasibility of this application. In this sense, the cyclonic separator was analyzed using computational fluid dynamics to evaluate the influence of some geometric aspects of the cyclonic separator on the separation efficiency of the lead particles of the air. The effect of the concentration and diameter of the lead particles was also evaluated. The ANSYS CFX ® 15 software package was used, adopting the Eulerian-Eulerian approach, considering the particle model. The standard κ-ε turbulence model was used. For the treatment of the dispersed phase (lead particles) the kinetic theory of granular flows was adopted. The results of the simulations indicated that the mathematical model used was able to predict the physical phenomena involved in the separation process using the cyclonic separator. It was observed that in most of the cases evaluated the separation efficiency lead particles remained above 70%, which indicates that the equipment under study showed a favorable separation behavior. The results showed that the cyclonic separator was promising as a pretreatment for the bag filter in these cases.Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2021-06-11T12:06:58Z No. of bitstreams: 1 Marina da Silva Zimmermann – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2018.pdf: 3408339 bytes, checksum: a6a6d5f7e2e95855ca5b3e6109a5de27 (MD5)Made available in DSpace on 2021-06-11T12:06:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marina da Silva Zimmermann – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) 2018.pdf: 3408339 bytes, checksum: a6a6d5f7e2e95855ca5b3e6109a5de27 (MD5) Previous issue date: 2018-04Universidade Federal de Campina GrandePÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICAUFCGBrasilCentro de Ciências e Tecnologia - CCTEngenharia QuímicaGas/solid separationLeadCyclonic separatorComputational fluid dynamicsSeparação gás/sólidoSeparación gas/sólidoChumboConducirSeparador ciclônicoFluidodinâmica computacionalTeoria cinéticaEscoamentos granularesFlujos granularesKinetic theoryGranular flowsProcesso de separação chumbo/ar usando separador ciclônico: modelagem e simulação.Lead/air separation process using cyclonic separator: modeling and simulation.2018-042021-06-11T12:06:58Z2021-06-112021-06-11T12:06:58Zhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19340ZIMMERMANN, M. da S. Processo de separação chumbo/ar usando separador ciclônico: modelagem e simulação. 2018. 125 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/19340info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGORIGINALMARINA DA SILVA ZIMMERMANN – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) CCT 2018.pdfMARINA DA SILVA ZIMMERMANN – DISSERTAÇÃO (PPGEQ) CCT 2018.pdfapplication/pdf3299543http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/19340/3/MARINA+DA+SILVA+ZIMMERMANN+%E2%80%93+DISSERTA%C3%87%C3%83O+%28PPGEQ%29+CCT+2018.pdf5e4104108bad5cf7914ccd3d562d71ecMD53LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/19340/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52riufcg/193402022-12-12 10:52:34.622oai:localhost: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512022-12-12T13:52:34Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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