O presente relatório tem como objetivo analisar a condição de fluxo gerado pela configuração de agitador e tanque escolhidos. A simulação computacional fluidodinâmica proporciona, nos casos envolvendo fluidos, uma forma inicial de avaliação, sendo mais segura e de menor custo. Os modelos podem ser simulados previamente de maneira prática e relativamente rápida. Para o estudo em questão, serão utilizados uma malha com elementos hexahédricos e malha com aproximadamente 1.000.000 elementos. Para a modelagem das condições de turbulência utilizou-se dos modelos RANS (REYNOLDS AVERAGE NAVIER-STOKES) Realizable K-Épsilon. A simulação foi executada em regime estacionário. Resumidamente, a análise fluidodinâmica computacional utiliza a equação geral de conservação de movimento para avaliar o escoamento.

           Para este estudo, de maneira simplificada, adotou-se a condição de regime estacionário, onde o termo transiente é nulo.  

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Para este estudo, de maneira simplificada, adotou-se a condição de regime estacionário, onde o termo transiente é nulo.

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PROBLEMA

           O reator analisado possui volume de trabalho de 10m³, rotação de operação aproximada de 50 rpm e potência do motor elétrico de 2CV, 2 impelidores de alto bombeamento, com diâmetro de 1050mm.

          Em operação, o modelo apresenta baixa eficiência na dissolução de sólidos, com granulometria de até 5mm, densidade de 1250 kg/m³. O elevado tempo de operação para dissolução do material sólido, pode ser melhor compreendido nesta breve análise do problema.

           Apesar do alto nível de agitação, sem o tipo de fluxo correto para o processo desejado, pode-se não atingir o objetivo. Esta analise buscar verificar apenas os detalhes referentes a agitação, no entanto, outros problemas relacionados a troca térmica, podem estar relacionados diretamente a baixa eficiência. 

          Em análise prévia de engenharia reversa, utilizando-se de modelos analíticos, foi possível verificar que o nível de agitação está adequado ao processo, cabendo então a análise do fluxo gerado pelo equipamento para identificação do problema.

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RESULTADOS E CONCLUSÕES

           Na discretização do domínio fluido, utilizou-se uma malha hexahédrica, com aproximadamente 1.000.000 de elementos, conforme imagem a seguir. Para a solução do problema, foram resolvidos os campos de velocidade, pressão, energia cinética, turbulência, viscosidade, turbulênta.

            Através dos resultados obtidos e representados na figura ao lado, é possível verificar a existência de uma zona isolada próximo ao fundo do cone. O impelidor de alto bombeamento e fluxo axial possivelmente não está suspendendo de maneira eficiente o material particulado (granulos de uréia) devido à geometria e proximidade do fundo.

           Como o processo em questão envolve partículas de alta granulometria e densidade superiores à do fluido, é provável que estas estão se concentrando no fundo do tanque o que possivelmente está dificultando a dissolução de forma rápida e eficiente.

          Para a minimização do problema, como sugestão de melhoria, pode-se utilizar um impelidor de fundo com fluxo puramente radial, montado próximo ao fundo, de forma que evite a sedimentação (consulte a mixtecPro). Como segunda alternativa, a substituição do tanque por outro modelo de fundo toriesférico ou com menor conicidade.

          Outra forma de confirmação desta análise é a possibilidade de recirculação do fluido de fundo através de uma bomba centrífuga, podendo ser feita de modo intermitente de maneira que o material não se concentre no fundo por muito tempo.

           Reatores que possuem fundo cônico com alta relação de conicidade, podem apresentar dificuldade nas operações de dissolução de sólidos, visto que a inexistência de quebra ondas nesta parte do tanque, cria um fluxo tangencial, o que impossibilita ou dificulta a suspensão do material particulado.     

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