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

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2015
Autor(a) principal: Feroni, Rita de Cassia
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Doutorado em Engenharia Ambiental
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
628
Link de acesso: http://repositorio.ufes.br/handle/10/10329
Resumo: The emission odorous compounds from liquid-gas interface can be represented from multiphasic flow and the generation of turbulence occurs close to the liquid-gas interface. Other characteristics are the likely configurations of the deformable interface with the presence or not of waves. The major part of the resistance to mass transport through liquid-gas interface is limited to a thin sub-layer from both sides of interface, in a few millimeters of dimension, where the turbulence is small and the diffusion processes become dominant, the relation between turbulence flow and the interface configuration (related to Reynolds number) together with the properties of the compound, as the diffusivity (related to Schmidt number) and solubility (related to Henry’s constant), are primordial to the study of mass transfer. In this work, in order to investigate the relation between the parameters quoted above, a multiphasic mass transfer assay was made using the computational model ANSYS-CFX 14.5, applying the turbulence model for large eddy simulation (LES). The mathematic model was validated with data of direct numeric simulations (DNS) from the work of Komori et al. (2010). The results show that the mass transfer is strongly affected by the presence of waves on interface, leading to the formation of turbulent structures in the liquid side. Thereby, values of mass transfer coefficients (kl) for different Reynolds numbers (210, 86 and 43) show large differences in order of magnitude. Likewise, considering odorous compounds with different values for Henry’s constants, this work show that the mass transfer also has a strongly dependence with this parameter. Higher values of kl are found for odorous compounds such as hydrogen sulfide in which the mass transfer is controlled by liquid phase, followed by ammonia in which the mass transfer is controlled by both liquid and gas phases and the isovaleric acid with mass transfer controlled by the gas phase.
id UFES_3cd4dafb4364d7fcde310634cd637bd9
oai_identifier_str oai:repositorio.ufes.br:10/10329
network_acronym_str UFES
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository_id_str
spelling Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gásMass transferMultiphase FlowOdorant compoundsTurbulenceHenry's lawLei de HenryTransferência de MassaCompostos OdorantesConstante de HenryMassa - TransferênciaEscoamento multifásicoControle de odorTurbulênciaEngenharia sanitária628The emission odorous compounds from liquid-gas interface can be represented from multiphasic flow and the generation of turbulence occurs close to the liquid-gas interface. Other characteristics are the likely configurations of the deformable interface with the presence or not of waves. The major part of the resistance to mass transport through liquid-gas interface is limited to a thin sub-layer from both sides of interface, in a few millimeters of dimension, where the turbulence is small and the diffusion processes become dominant, the relation between turbulence flow and the interface configuration (related to Reynolds number) together with the properties of the compound, as the diffusivity (related to Schmidt number) and solubility (related to Henry’s constant), are primordial to the study of mass transfer. In this work, in order to investigate the relation between the parameters quoted above, a multiphasic mass transfer assay was made using the computational model ANSYS-CFX 14.5, applying the turbulence model for large eddy simulation (LES). The mathematic model was validated with data of direct numeric simulations (DNS) from the work of Komori et al. (2010). The results show that the mass transfer is strongly affected by the presence of waves on interface, leading to the formation of turbulent structures in the liquid side. Thereby, values of mass transfer coefficients (kl) for different Reynolds numbers (210, 86 and 43) show large differences in order of magnitude. Likewise, considering odorous compounds with different values for Henry’s constants, this work show that the mass transfer also has a strongly dependence with this parameter. Higher values of kl are found for odorous compounds such as hydrogen sulfide in which the mass transfer is controlled by liquid phase, followed by ammonia in which the mass transfer is controlled by both liquid and gas phases and the isovaleric acid with mass transfer controlled by the gas phase.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.Universidade Federal do Espírito SantoBRDoutorado em Engenharia AmbientalCentro TecnológicoUFESPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalSantos, Jane MeriReis Junior, Neyval CostaNieckele, Angela OurivioGoulart, Antonio Gledson OliveiraMoreira, Davidson MartinsAlbuquerque, Taciana Toledo de AlmeidaFeroni, Rita de Cassia2018-08-24T22:56:05Z2018-08-242018-08-24T22:56:05Z2015-12-04info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisTextapplication/pdfhttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10329porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFES2024-07-17T16:59:14Zoai:repositorio.ufes.br:10/10329Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestriufes@ufes.bropendoar:21082024-07-17T16:59:14Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
dc.title.none.fl_str_mv Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
title Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
spellingShingle Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
Feroni, Rita de Cassia
Mass transfer
Multiphase Flow
Odorant compounds
Turbulence
Henry's law
Lei de Henry
Transferência de Massa
Compostos Odorantes
Constante de Henry
Massa - Transferência
Escoamento multifásico
Controle de odor
Turbulência
Engenharia sanitária
628
title_short Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
title_full Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
title_fullStr Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
title_full_unstemmed Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
title_sort Simulação numérica da transferência de massa de compostos odorantes através da interface de um sistema multifásico líquido-gás
author Feroni, Rita de Cassia
author_facet Feroni, Rita de Cassia
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Santos, Jane Meri
Reis Junior, Neyval Costa
Nieckele, Angela Ourivio
Goulart, Antonio Gledson Oliveira
Moreira, Davidson Martins
Albuquerque, Taciana Toledo de Almeida
dc.contributor.author.fl_str_mv Feroni, Rita de Cassia
dc.subject.por.fl_str_mv Mass transfer
Multiphase Flow
Odorant compounds
Turbulence
Henry's law
Lei de Henry
Transferência de Massa
Compostos Odorantes
Constante de Henry
Massa - Transferência
Escoamento multifásico
Controle de odor
Turbulência
Engenharia sanitária
628
topic Mass transfer
Multiphase Flow
Odorant compounds
Turbulence
Henry's law
Lei de Henry
Transferência de Massa
Compostos Odorantes
Constante de Henry
Massa - Transferência
Escoamento multifásico
Controle de odor
Turbulência
Engenharia sanitária
628
description The emission odorous compounds from liquid-gas interface can be represented from multiphasic flow and the generation of turbulence occurs close to the liquid-gas interface. Other characteristics are the likely configurations of the deformable interface with the presence or not of waves. The major part of the resistance to mass transport through liquid-gas interface is limited to a thin sub-layer from both sides of interface, in a few millimeters of dimension, where the turbulence is small and the diffusion processes become dominant, the relation between turbulence flow and the interface configuration (related to Reynolds number) together with the properties of the compound, as the diffusivity (related to Schmidt number) and solubility (related to Henry’s constant), are primordial to the study of mass transfer. In this work, in order to investigate the relation between the parameters quoted above, a multiphasic mass transfer assay was made using the computational model ANSYS-CFX 14.5, applying the turbulence model for large eddy simulation (LES). The mathematic model was validated with data of direct numeric simulations (DNS) from the work of Komori et al. (2010). The results show that the mass transfer is strongly affected by the presence of waves on interface, leading to the formation of turbulent structures in the liquid side. Thereby, values of mass transfer coefficients (kl) for different Reynolds numbers (210, 86 and 43) show large differences in order of magnitude. Likewise, considering odorous compounds with different values for Henry’s constants, this work show that the mass transfer also has a strongly dependence with this parameter. Higher values of kl are found for odorous compounds such as hydrogen sulfide in which the mass transfer is controlled by liquid phase, followed by ammonia in which the mass transfer is controlled by both liquid and gas phases and the isovaleric acid with mass transfer controlled by the gas phase.
publishDate 2015
dc.date.none.fl_str_mv 2015-12-04
2018-08-24T22:56:05Z
2018-08-24
2018-08-24T22:56:05Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://repositorio.ufes.br/handle/10/10329
url http://repositorio.ufes.br/handle/10/10329
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv Text
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Doutorado em Engenharia Ambiental
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal do Espírito Santo
BR
Doutorado em Engenharia Ambiental
Centro Tecnológico
UFES
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron:UFES
instname_str Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
instacron_str UFES
institution UFES
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)
repository.mail.fl_str_mv riufes@ufes.br
_version_ 1834479132026601472