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metadata.dc.type: Dissertação
Title: Análise computacional do escoamento turbulento de uma mistura arvapor d água no interior de canais: aplicações em processos de secagem
Other Titles: Computational analysis of the turbulent flow of a binary mixture air-watervapor: applications in driying process
metadata.dc.creator: Silva, Diego da
metadata.dc.contributor.advisor1: Zdanski, Paulo Sergio Berving
metadata.dc.description.resumo: Em aplicações práticas relacionadas ao processo de secagem é absolutamente essencial compreender o mecanismo básico da transferência de massa da espécie química por convecção. Uma vez compreendido este fenômeno físico, é possível propor técnicas para aumentar o coeficiente convectivo de transferência de massa de forma a intensificar ou controlar a secagem. Dentro deste contexto, o principal objetivo deste trabalho foi desenvolver, validar e aplicar uma ferramenta de simulação numérica para o estudo do escoamento turbulento de uma mistura binária (ar-vapor d água) no interior de canais. O método numérico foi desenvolvido em diferenças finitas, sendo as equações de governo discretizadas em diferenças centrais em malha co-localizada. Foram introduzidos termos de dissipação artificial para controlar o problema do desacoplamento par-ímpar e minimizar instabilidades numéricas. Devido o escoamento ser turbulento, foi utilizado o modelo de turbulência do tipo k − ɛ alto Reynolds, visto a aplicabilidade industrial do modelo. O estudo físico realizado consistiu em avaliar parâmetros importantes da secagem, a saber: (i) determinação das taxas de transferência de massa da espécie química na superfície dos canais (interface sólido/gás) em problemas de convecção forçada; (ii) análise dos efeitos de parâmetros/características importantes do escoamento da mistura sobre um processo de secagem. Os resultados obtidos estabeleceram que a transferência de massa da espécie química das paredes do canal é diretamente afetada pelos parâmetros considerados, principalmente na região de entrada do canal e em regiões que resultam em recirculação.
Abstract: In practical applications related to the drying process is absolutely essential to understand the basic echanism of mass transfer of chemical species by convection. Once understood this physical phenomenon, it is possible to propose techniques to increase the convective mass transfer coefficient of the chemical species in order to enhance or control the drying. Within this context, the main objective of this study was to develop, validate and apply a numerical simulation tool for the study of the turbulent flow of a binary mixture (air-water vapor) inside the channels. The numerical method was developed using finite difference equations being discretized by central differences in co-located mesh. Artificial dissipation terms have been introduced to control the roblem of odd-even decoupling and minimize numerical instabilities. Because the flow is turbulent, the turbulence model type high Reynolds_ ɛ, since the industrial applicability of the model was used. The physical study was to evaluate drying important parameters, namely: (i) determining the rates of mass transfer of chemical species on the surface of the channels (solid / gas interface) in problems of forced convection; (ii) analyzing the effects of parameters / important characteristics of the flow of the mixture over a drying process. The results established that the mass transfer of the chemical species to the flow channel wall is directly affected by parameters considered, particularly in the entrance region and the channel region resulting in recirculation.
Keywords: Simulação numérica
Escoamento turbulento
Misturas binárias
Equação da conservação de espécie química
Secagem
Numerical simulation
Turbulent flow
Binary mixtures
Conservation equation of chemical species
Drying
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade do Estado de Santa Catarina
metadata.dc.publisher.initials: UDESC
metadata.dc.publisher.department: Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Mestrado em Engenharia Mecânica
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://tede.udesc.br/handle/handle/1862
Issue Date: 10-Dec-2015
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Mecânica

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