Modelo matemático para avaliação hidrodinâmica de escoamentos em regime não-permanente

• Main Author: Costa, Daniel Jadyr Leite
• Other Authors: Giorgetti, Marcius Fantozzi
• Format: Others
• Language: pt
• Published: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP 2015
• Subjects: Curva DTR; DTR curve; Mathematical model; Modelo matemático; Non-steady state; Regime não-permanente
• Online Access: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-22062015-161049/

Projetos de reatores para tratamento de águas de abastecimento e águas residuárias envolvem o conhecimento da hidrodinâmica do escoamento e das reações químicas e bioquímicas que ocorrem em seu interior. A variável hidrodinâmica pode interferir de modo significativo na eficiência da unidade, visto que ela influencia diretamente no desempenho da cinética das reações. Existem muitos reatores que operam em regime não-permanente de vazão, entretanto, são poucos os trabalhos disponíveis na literatura científica que sugerem o desenvolvimento de métodos para a avaliação da hidrodinâmica desse tipo de escoamento. A aplicação de modelos convencionais para avaliações hidrodinâmicas desses reatores é conceitualmente errada, visto que os mesmos são desenvolvidos considerando-se um regime permanente de vazão. Nesse contexto apresenta-se nesse trabalho um modelo matemático voltado para a avaliação hidrodinâmica de reatores que operam em regime não-permanente de vazão, com intuito de subsidiar as análises e previsões de seu comportamento. Foi utilizada a técnica DTR para levantamento de dados experimentais e um software de simulação numérica, o Vensim 6.3 da Ventana Systems, para auxiliar no desenvolvimento do modelo. Após a sua calibração e validação, com as devidas restrições, o modelo demonstrou ser comparativamente mais adequado para a avaliação do comportamento hidrodinâmico de reatores em condições de regime não-permanente com variação senoidal cíclica de vazão, principalmente para escoamentos que possuem tempo de detenção hidráulica relativamente baixo e amplitude de variação de vazão relativamente elevada. === Reactor designs for water supply and wastewater treatment require the knowledge of hydrodynamic and chemical reactions that occur in its interior. The hydrodynamics is very important as it interferes the efficiency of an treatment unit, since it directly influences the chemical reactions. There are many non-steady state reactors, but there are little studies about their hydrodynamic evaluation in the literature. The use of conventional models is conceptually wrong because they have been developed for steady state conditions. This work presents a mathematical model for hydrodynamic evaluation in non-steady state reactors to support analisys of these flows. The RTD technique to get experimental data and a numerical software simulation have been used as well as the Vensim 6.3 program, of Ventana Systems, to support the model development. After its the calibration and validation, the model proved to be suitable for the experimental conditions, especially for flows that have relatively low hydraulic retention time and relatively high amplitude of flow variation.