O aumento da capacidade computacional permitiu o aprimoramento dos recursos de modelagem e simulação de processos químicos. A dinâmica de fluidos computacional (CFD) é uma ferramenta útil para estudar o desempenho de um processo após modificações geométricas e operacionais. A CFD é adequada para identificar a hidrodinâmica dentro de processos com geometrias complexas em que ocorrem reações químicas e transferências de calor e massa. A CFD tem recebido muita atenção dos pesquisadores nos últimos anos. Este livro inclui 11 manuscritos publicados em várias revistas MDPI.
Resumo Capítulo 1: O hidrogênio pode ser uma fonte promissora de combustível e é frequentemente considerado como uma fonte de energia limpa, pois pode ser produzido pelo etanol. O uso do etanol apresenta várias vantagens, pois é uma matéria-prima renovável, fácil de transportar, biodegradável, tem baixa toxicidade, contém alto teor de hidrogênio e é fácil de armazenar e manusear. A reforma do vapor do etanol ocorre em temperaturas relativamente mais baixas, em comparação com outros combustíveis de hidrocarbonetos, e tem sido amplamente estudada devido ao alto rendimento proporcionado pela formação de hidrogênio. Neste trabalho, foi desenvolvido um novo modelo de simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) da reforma a vapor do etanol (ESR). O modelo do sistema de reforma é composto por um queimador de etanol e um reator de leito catalítico. O etanol líquido é queimado dentro da fornalha e, em seguida, o fluxo de calor radiativo do queimador é transferido para o reator de leito catalítico para transformar a mistura de vapor de etanol em hidrogênio e dióxido de carbono. O modelo computacional proposto é composto de duas fases – simulação do queimador de etanol usando o software Fire Dynamics Simulator (FDS) (versão 5.0) e uma simulação multifísica do processo de reforma a vapor que ocorre dentro do reformador. O software multifísico COMSOL (versão 4.3b) foi aplicado neste trabalho. Ele resolve simultaneamente o fluxo de fluido, a transferência de calor, a difusão com equações de cinética de reação química e a análise estrutural. Foi demonstrado que a taxa de liberação de calor produzida pelo queimador de etanol pode fornecer o fluxo de calor necessário para manter o processo de reforma. Descobriu-se que as frações de massa de hidrogênio e dióxido de carbono aumentam ao longo do eixo do reformador. A fração de massa de hidrogênio aumenta com o aprimoramento do fluxo de calor de radiação. Foi demonstrado que as tensões de Von Mises aumentam com os fluxos de calor. Também foram abordadas questões de segurança relativas à integridade estrutural da camisa de aço. Esse trabalho mostra claramente que, com o uso de etanol, que tem baixa conversão de temperatura, a diminuição da resistência estrutural do tubo de aço é baixa. Os resultados numéricos indicam claramente que, em condições normais de reforma do etanol (a temperatura do aço é de cerca de 600 °C ou 1112 °F), o tempo de ruptura da liga de aço HK-40 aumenta consideravelmente. Nesse caso, o tempo de ruptura é superior a 100.000 h (mais de 11,4 anos).
[1] CFD Simulation of Ethanol Steam Reforming System for Hydrogen Production (Simulação CFD do sistema de reforma a vapor de etanol para produção de hidrogênio). ChemEngineering 2018, 2, 34. https://lnkd.in/dffFk4fs
Resumo Capítulo 2: Diferentes tipos de explosões são provocadas pela energia interna acumulada em gás comprimido ou líquido superaquecido. Um exemplo bem conhecido desse tipo de explosão é o estouro de um recipiente com substância liquefeita sob pressão, conhecido como Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion (BLEVE). O acidente com BLEVE quente é causado principalmente pelo aquecimento direto (fogo de piscina ou fogo de jato) do invólucro de aço no lado do vapor do tanque a temperaturas superiores a 400 °C. O isolamento térmico ao redor do tanque pode reduzir e retardar significativamente o aquecimento excessivo das carcaças do tanque em um incêndio. Isso permitirá que os bombeiros tenham tempo suficiente para chegar ao local do acidente e resfriar o tanque de GLP (Gás Liquefeito de Petróleo) para evitar o BLEVE, extinguir o incêndio ou evacuar as pessoas nas proximidades do acidente. O algoritmo proposto aborda vários aspectos do acidente BLEVE e sua mitigação: Simulação de dinâmica de fluidos computacional (CFD) do jato de fogo usando o software Fire Dynamics Simulator (FDS) por meio de simulação de grandes vórtices (LES); cálculo dos fluxos de calor convectivo e radiativo usando a teoria do jato de fogo impingido; realização de análises termoquímicas e de transferência de calor no revestimento de éster vinílico de tecido de vidro do vaso usando o software FDS (versão 5); e COMSOL Multiphysics (versão 4.3b) durante a fase de aquecimento do composto e o cálculo do período de tempo necessário para evaporar o propano liquefeito usando a primeira e a segunda leis da termodinâmica.
[2] CFD Simulation and Mitigation with Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion (BLEVE) Caused by Jet Fire (Simulação e mitigação de CFD com explosão de vapor de expansão de líquido em ebulição (BLEVE) causada por fogo de jato). ChemEngineering 2019, 3, 1. https://www.mdpi.com/2305-7084/3/1/1
Resumo Capítulo 3: O ácido levulínico (LA) foi classificado como um dos “10 principais” blocos de construção para futuras biorrefinarias, conforme proposto pelo Departamento de Energia dos EUA. Ele é considerado uma das moléculas de plataforma mais importantes para a produção de produtos químicos finos e combustíveis com base em sua compatibilidade com processos existentes, economia de mercado e capacidade industrial de servir como plataforma para a síntese de derivados importantes. A hidrogenação do LA para produzir γ-valerolactona (GVL) é uma área de pesquisa ativa devido ao potencial do GVL para ser usado como biocombustível por si só e para sua transformação subsequente em combustíveis de hidrocarbonetos. Este artigo apresenta um novo projeto para um reator de hidrogenação simples, econômico e seguro para a transformação do ácido levulínico em γ-valerolactona (GVL), utilizando fluido orgânico de alto ponto de ebulição. O reator de hidrogenação é composto por uma fonte de aquecimento – fluido orgânico (chamado “DOWTHERM A” ou “thermex”) e o reator catalítico. As vantagens dos fluidos de alta temperatura de ebulição, juntamente com os avanços nas tecnologias de hidrocraqueamento e reforma impulsionados pelas indústrias de petróleo e gás, tornam o conceito orgânico mais adequado e seguro (a água que entra em contato com o metal líquido é bem conhecida na indústria metalúrgica como um risco de explosão de vapor) para aquecer o reator de hidrogenação. O software multifísico COMSOL versão 4.3b foi aplicado neste trabalho e resolve simultaneamente as equações de continuidade, Navier-Stokes (fluxo de fluido), energia (transferência de calor) e difusão com cinética de reação química. Foi demonstrado que o fluxo de calor fornecido pelo fluido orgânico DOWTHERM A poderia fornecer o fluxo de calor necessário para manter o processo de hidrogenação. Verificou-se que as frações de massa de hidrogênio e ácido levulínico diminuíram ao longo do eixo do reator. A fração de massa de GVL aumentou ao longo do eixo do reator.
[3] CFD Design of Hydrogenation Reactor for Transformation of Levulinic Acid to γ-Valerolactone (GVL) by using High Boiling Point Organic Fluids (Projeto CFD de reator de hidrogenação para transformação de ácido levulínico em γ-valerolactona (GVL) usando fluidos orgânicos de alto ponto de ebulição). ChemEngineering 2019, 3, 32. https://lnkd.in/daHnvenT
Resumo Capítulo 4: Foi desenvolvido um algoritmo avançado para analisar o desempenho do processo de reebulição do petróleo bruto que flui dentro dos tubos dos reatores. O modelo proposto é composto por um aquecedor de fogo de heptano e um conjunto de tubos. O fluxo de calor produzido pelo queimador é transferido para o óleo cru que flui dentro do tubo. O modelo computacional é composto de duas fases – simulação de incêndio usando o software Fire Dynamics Simulator (FDS) versão 5.0 e, em seguida, um cálculo de ebulição nucleada do petróleo bruto. O código FDS é formulado com base na CFD (Computational Fluid Dynamics) do aquecedor de fogo. As propriedades termofísicas (como condutividade térmica, capacidade de calor, tensão superficial e viscosidade) do petróleo bruto foram estimadas por meio de correlações empíricas. A transferência de calor térmico para a evaporação da mistura bifásica de petróleo bruto que ocorre pela geração de bolhas na parede (ebulição nucleada) foi calculada usando a correlação de Chen. Presumiu-se que o coeficiente geral de transferência de calor convectivo é composto pelo coeficiente convectivo de ebulição nucleada e pelo coeficiente convectivo turbulento forçado. O primeiro é calculado pela equação empírica de Forster Zuber. O segundo é calculado a partir da relação Dittus-Boelter. Para validar o coeficiente de transferência de calor de ebulição nucleada, foi feita uma comparação com o coeficiente convectivo de ebulição nucleada obtido pela equação de Mostinski. O erro relativo entre os coeficientes de transferência de calor convectivo de ebulição nucleada é de 10,5%. A solução numérica do FDS foi realizada usando o método Large Eddy Simulation (LES). Esse trabalho foi ampliado para incluir também os aspectos de integridade estrutural do tubo de metal do reboiler usando o software COMSOL Multiphysics. Descobriu-se que a tensão calculada é menor do que a resistência à tração final da liga de aço AISI 310.
[4] CFD Simulation of Forced Recirculating Fired Heated Reboilers (Simulação CFD de Reboilers aquecidos por combustão com recirculação forçada). Processes 2020, 8, 145. https://lnkd.in/de3CuY_J
Resumo Capítulo 5: O pet-coke (coque de petróleo) é identificado como um sólido rico em carbono e de cor preta. Apesar dos riscos ambientais apresentados pela exploração do coque de petróleo, ele é aplicado principalmente como combustível de ebulição e combustão em usinas de geração de energia e produção de cimento. Ele é considerado um substituto promissor para usinas de energia a carvão devido ao seu maior valor de aquecimento, teor de carbono e baixo teor de cinzas. Nesta pesquisa, foi desenvolvido um modelo computacional de dinâmica de fluidos computacional (CFD) da reforma a vapor do metano. O sistema de produção de hidrogênio é composto por um queimador de coque de petróleo e um reator de leito de catalisador. O calor liberado, produzido pela combustão do coque de petróleo, foi utilizado para o aquecimento convectivo e radiativo do leito do catalisador para manter a reação de reforma a vapor do metano em hidrogênio e monóxido de carbono. Esse algoritmo computacional é composto de três etapas: simulação da combustão de coque de petróleo usando o software FDS (Fire Dynamics Simulator, Simulador de Dinâmica de Incêndio), juntamente com a análise estrutural térmica do revestimento do queimador e um cálculo multifísico do processo de reforma a vapor do metano (MSR) que ocorre dentro do leito do catalisador. A análise estrutural do revestimento do queimador foi realizada por meio do acoplamento das soluções da equação de condução de calor, da equação de fluxo de vapor em meio poroso de Darcy e da equação de mecânica estrutural. A fim de validar a temperatura gasosa e a fração molar de monóxido de carbono obtidas pelo cálculo do FDS, foi feita uma comparação com os resultados da literatura. A temperatura máxima obtida com a simulação de combustão foi de aproximadamente 1440 °C. A temperatura calculada é semelhante à temperatura relatada, que também está próxima de 1400 °C. A leitura máxima da fração molar de dióxido de carbono foi de 15,0%. O software multifísico COMSOL resolve simultaneamente o fluxo de fluido do meio catalisador, o calor e a massa com as equações de transporte da cinética da reação química do reator de leito catalisador de reforma de vapor de metano. A conversão de metano é de cerca de 27%. O vapor e o metano decaem ao longo do reator de leito de catalisador na mesma inclinação. Valores semelhantes foram relatados na literatura para a temperatura MSR de 510 °C. A fração de massa de hidrogênio foi aumentada em 98,4%.
[5] Multiphysics Design of Pet-Coke Burner and Hydrogen Production by Applying Methane Steam Reforming System (Projeto multifísico do queimador de Pet-Coke e produção de hidrogênio aplicando o sistema de reforma a vapor de metano). Clean Technol. 2021, 3, 260-287. https://lnkd.in/dZKBgmcC
Resumo Capítulo 6: A análise termodinâmica do ciclo orgânico de Rankine (ORC) foi realizada neste trabalho. O queimador de coque de petróleo forneceu o fluxo de calor necessário para a caldeira de butano. A simulação da combustão do coque de petróleo foi realizada com o uso do software Fire Dynamics Simulator (FDS) versão 5.0. A validação dos resultados do cálculo do FDS foi realizada comparando a temperatura da mistura gasosa e do CO2 frações molares para a literatura. Descobriu-se que elas são semelhantes às relatadas na literatura. Uma análise de previsão de tempo de Inteligência Artificial (IA) foi realizada neste trabalho. O algoritmo de IA foi aplicado às leituras dos sensores de temperatura e fuligem. Duas bibliotecas Python foram aplicadas para prever o comportamento temporal das leituras do termopar: Modelo estatístico-ARIMA (Auto-Regressive Integrated Moving Average) e biblioteca de aprendizado profundo KERAS. ARIMA é uma classe de modelo que captura um conjunto de diferentes estruturas temporais padrão em dados de séries temporais. Keras é uma biblioteca python aplicada à aprendizagem profunda e é executada sobre o Tensor-Flow. Ela foi desenvolvida para executar modelos de aprendizagem profunda da forma mais rápida e fácil possível para pesquisa e desenvolvimento. A precisão do modelo e o gráfico de perda do modelo mostram um desempenho comparável (treinamento e teste). O butano foi empregado como fluido de trabalho no ORC. O butano é considerado um dos melhores fluidos puros em termos de eficiência exergética. Ele tem baixo forçamento radiativo específico (RF) em comparação com o etano e o propano. Além disso, tem potencial zero de destruição da camada de ozônio e baixo potencial de aquecimento global. É considerado inflamável, altamente estável e não corrosivo. As propriedades termodinâmicas do butano necessárias para avaliar a taxa de calor e a potência foram calculadas com a aplicação da calculadora termodinâmica on-line ASIMPTOTE. Foi demonstrado que a potência líquida calculada do ciclo ORC é semelhante à potência líquida relatada na literatura (erro relativo de 4,8%). O sistema energético ORC proposto obedece à primeira e à segunda leis da termodinâmica. A eficiência térmica do ciclo é de 20,4%.
[6] Thermodynamic Design of Organic Rankine Cycle (ORC) Based on Petroleum Coke Combustion (Projeto termodinâmico do ciclo orgânico de Rankine (ORC) baseado na combustão de coque de petróleo). ChemEngineering 2021, 5, 37. https://lnkd.in/dX7czfm7
Resumo Capítulo 7: O FAME (biodiesel) é um combustível alternativo que pode ser produzido a partir de óleos vegetais. Há um interesse crescente na pesquisa e no desenvolvimento de fontes de energia renováveis. Uma possível solução é um biocombustível utilizável em motores de ignição por compressão (motores a diesel) produzido a partir de biomassa rica em gorduras e óleos. Este artigo apresenta um projeto novo e mais seguro de um reator de esterificação para a produção de FAME (biodiesel) utilizando um fluido de alto ponto de ebulição (chamado fenil-naftaleno). Foi realizada uma simulação CFD da produção de biodiesel usando líquido iônico de hidrogenossulfato de metil imidazólio. Os líquidos iônicos (ILs) são compostos de ânions e cátions que existem como líquidos em temperaturas relativamente baixas. Eles têm muitas vantagens, como estabilidade química e térmica, baixa inflamabilidade e baixas pressões de vapor. Neste trabalho, os líquidos iônicos foram aplicados em reações orgânicas como solventes e catalisadores da reação de esterificação. As grandes qualidades dos fluidos de alta temperatura de ebulição, juntamente com os avanços nos setores de petróleo e gás, tornam o conceito orgânico mais adequado e seguro (a água que entra em contato com o metal líquido pode causar risco de explosão de vapor) para o aquecimento do reator de esterificação. O código COMSOL Multiphysics foi empregado e resolve simultaneamente as equações de continuidade, fluxo de fluido, transferência de calor e difusão com cinética de reação química. Foi demonstrado que o fluxo de calor poderia fornecer o fluxo de calor necessário para manter o processo de esterificação. Verificou-se que as frações de massa de metanol e ácido oleico diminuem ao longo do eixo do reator. A fração de massa de FAME aumentou ao longo do eixo do reator. O rendimento máximo de biodiesel obtido no reator de esterificação foi de 86%. Esse valor é muito semelhante aos resultados experimentais obtidos por Elsheikh et al.
[7] Thermal Hydraulics and Thermochemical Design of Fatty Acid Methyl Ester (Biodiesel) Esterification Reactor by Heating with High Boiling Point Phenyl-Naphthalene Liquid (Projeto termo-hidráulico e termoquímico do reator de esterificação de ésteres metílicos de ácidos graxos (biodiesel) por aquecimento com líquido fenil-naftaleno de alto ponto de ebulição). Fluids 2022, 7, 93. https://lnkd.in/d47S9GRi
Resumo Capítulo 8: Simulação de grandes vórtices (LES) e estudo termodinâmico foram realizados nos componentes do ciclo orgânico de Rankine (ORC) (caldeira, evaporador, turbina, bomba e condensador). O queimador de coque de petróleo forneceu o fluxo de calor necessário para o evaporador de butano. O fluido de alto ponto de ebulição (chamado fenil-naftaleno) foi aplicado no ORC. O líquido de alto ponto de ebulição é mais seguro (o risco de explosão de vapor pode ser evitado) para aquecer o fluxo de butano. Ele tem a melhor eficiência exergética. Não é corrosivo, é altamente estável e inflamável. O software Fire Dynamics Simulator (FDS) foi aplicado para simular a combustão do coque de petróleo e calcular a taxa de liberação de calor (HRR). A temperatura máxima do 2-fenilnaftaleno que flui na caldeira é muito menor do que sua temperatura de ebulição (600 K). A entalpia, a entropia e o volume específico necessários para avaliar as taxas de calor e a potência foram calculados com o uso do código termodinâmico THERMOPTIM. O projeto proposto do ORC é mais seguro. Isso ocorre porque o butano inflamável é separado da chama produzida no queimador de coque de petróleo. O ORC proposto obedece às duas leis fundamentais da termodinâmica. A potência líquida calculada é de 3.260 kW. Ela está de acordo com a potência líquida relatada na literatura. A eficiência térmica do ORC é de 18,0%.
[8] Simulação de grandes redemoinhos e projeto termodinâmico do ciclo orgânico de Rankine baseado no fluido de trabalho de butano e no sistema de aquecimento líquido de fenil naftaleno de ponto de ebulição alto. Entropy 2022, 24, 1461. https://lnkd.in/dZrkKhaK
Resumo Capítulo 9: A anestesia inalatória é fornecida por meio de um sistema de ventilação assistida. Ela é composta principalmente de xenônio ou óxido nitroso, hidrocarbonetos halogenados (HHCs) e oxigênio. Para reduzir os custos dos compostos anestésicos, os anestésicos remanescentes presentes na expiração são reciclados e reutilizados, a fim de minimizar a quantidade de anestesia fresca. Uma mistura de hidróxido alcalino (chamada de cal sodada) é usada para remover o CO2 da exalação. No entanto, podem ser formados compostos tóxicos durante a reação da cal sodada com hidrocarbonetos halogenados. Os líquidos iônicos (ILs) têm várias vantagens, como não volatilidade, funcionalidade, alta solubilidade de carbono e baixa necessidade de energia para regeneração. Na estrutura desta pesquisa, a remoção de dióxido de carbono com líquidos iônicos foi estudada numericamente. Foi aplicado o software de elementos finitos multifísicos COMSOL. Ele resolve as equações de continuidade, fluxo de fluido e difusão. Um novo algoritmo foi desenvolvido para calcular a absorção de radiação infravermelha (IR) do CO2. Seu coeficiente de absorção tem propriedades dependentes do comprimento de onda. O coeficiente de absorção gasosa foi calculado usando o banco de dados espectral HITRAN. Descobriu-se que o CO2 é absorvido quase completamente pela dicianamida de 1-etil-3-metilimidazólio ([emim][DCA]) após um período de 1000 s. Foi demonstrado que o coeficiente de absorção de CO2 pode ser desprezada no intervalo abaixo de 1,565 μm e, em seguida, a 1,6 μm, ela aumenta na mesma ordem que a do CO. Assim, é possível detectar o CO2 aplicando um diodo de laser capaz de transmitir radiação IR em um comprimento de onda de 1,6 μm. Esse período de tempo é uma função do coeficiente de difusão do CO2 na membrana e no líquido iônico.
[9] Numerical Study of CO2 Removal from Inhalational Anesthesia System by Using Gas-Ionic Liquid Membrane (Estudo numérico da remoção de CO2 do sistema de anestesia inalatória usando uma membrana de líquido iônico-gás). ChemEngineering 2023, 7, 60. https://lnkd.in/dqY7Fu9w
Resumo Capítulo 10: Sulfeto de hidrogênio (H2S) é considerado um gás tóxico e corrosivo, comumente encontrado no gás natural, no petróleo bruto e em outros combustíveis fósseis. Esse gás corrosivo pode levar a rachaduras por corrosão sob tensão (SCC). Esse fenômeno é causado pela influência combinada da tensão de tração e de um ambiente corrosivo. Isso pode levar à falha repentina de ligas metálicas normalmente dúcteis, especialmente em uma temperatura elevada. A dessulfurização é o processo de remoção de H2S desses combustíveis para reduzir seus impactos prejudiciais ao meio ambiente e à saúde. Os líquidos iônicos (ILs) demonstraram grande potencial para aplicação como absorventes líquidos para H2S devido às suas vantagens, como não volatilidade, funcionalidade, alta solubilidade em carbono e baixa necessidade de energia para regeneração. O sistema de extração de sulfeto de hidrogênio proposto consiste em um tubo, uma membrana e um invólucro. Os líquidos iônicos à base de 1-etil-3-metilimidazólio (emim) com ânion bis-(trifluorometil) sulfonilimida (NTf2) foram selecionados devido ao seu alto teor de H2S. O coeficiente de difusão. Membranas avançadas de óxido de grafeno (GO) funcionalizado foram empregadas nesse projeto. Nessa pesquisa, o H2A extração de S com líquidos iônicos foi estudada numericamente. O código de elementos finitos e multifísicos COMSOL foi empregado para resolver a continuidade, o fluxo de fluido turbulento (modelo k-ε) e as equações de difusão transitória. Para pequenos períodos de tempo, há um gradiente acentuado em H2S dentro da seção da casca. Isso ocorre porque o coeficiente de difusão de H2S no líquido iônico é muito pequena e a seção da casca é muito mais espessa do que a membrana. Foi determinado que o H2S é absorvido quase completamente por líquidos iônicos após um período de tempo de 30.000 s.
[10] CFD Simulation of Hydrogen Sulfide (H2S) Desulfurization Using Ionic Liquids and Graphene Oxide Membrane (Simulação CFD de dessulfuração de sulfeto de hidrogênio (H2S) usando líquidos iônicos e membrana de óxido de grafeno). Fuels 2023, 4, 363-375. https://lnkd.in/dniBwT98
Resumo Capítulo 11: As olefinas são blocos de construção cruciais para a indústria petroquímica, servindo como matéria-prima para a produção de vários produtos, como plásticos, fibras sintéticas, detergentes, solventes e outros produtos químicos. No FCC, as matérias-primas pesadas do petróleo são injetadas em uma unidade de craqueamento catalítico, onde são misturadas com um catalisador. O catalisador ajuda a quebrar as grandes moléculas de hidrocarbonetos em fragmentos menores, incluindo olefinas como o propileno e o etileno. Essas reações de polimerização ocorrem em altas temperaturas. Elas exigem que a remoção de calor ocorra o mais rápido possível para controlar a temperatura do reator e evitar “pontos quentes” no regenerador ou reações de oxidação localizadas (e para evitar a ruptura por fluência do revestimento de aço do regenerador). O resfriamento da superfície de revestimento do regenerador pode ser obtido por meio da aplicação de gotículas de água (spray), ejetadas de um bocal de spray. O resfriamento por spray pode proporcionar um resfriamento uniforme e lidar com altos fluxos de calor em uma única fase e em duas fases. Esta pesquisa fornece um projeto hidráulico térmico de sistemas de resfriamento por spray de regeneradores. Na estrutura desta pesquisa, o software Fire Dynamics Simulator (FDS) foi aplicado para simular o campo de temperatura e a fração de massa de vapor de água. Um código de elementos finitos COMSOL Multiphysics foi usado para calcular o campo de temperatura dentro do revestimento do regenerador. As temperaturas de superfície calculadas e o coeficiente convectivo de transferência de calor, obtidos com o software FDS, foram validados com sucesso em relação aos resultados numéricos do COMSOL e aos resultados anteriores da literatura. As simulações numéricas foram realizadas em dois casos. O primeiro caso foi realizado a uma distância de 0,5 m, e o segundo caso foi realizado a uma distância de 0,2 m. Um estudo de sensibilidade da grade foi realizado no modelo FDS. As integrações numéricas foram realizadas ao longo do tempo para calcular as temperaturas médias. A diferença entre essas quatro temperaturas médias, calculadas com a aplicação de grades diferentes, é inferior a 7,4%. As temperaturas de superfície calculadas e o coeficiente convectivo de transferência de calor foram validados com sucesso em relação aos resultados numéricos do COMSOL e a pesquisas anteriores. Foi demonstrado que as temperaturas calculadas diminuem no segundo caso. O sistema de aspersão de água conseguiu resfriar a parede de aço com mais eficiência à medida que o sistema de aspersão de água se aproxima do revestimento de aço.
[11] Thermal Hydraulics Simulation of a Water Spray System for a Cooling Fluid Catalytic Cracking (FCC) Regenerator (Simulação Térmica Hidráulica de um Sistema de Pulverização de Água para um Regenerador de Resfriamento de Fluido de Craqueamento Catalítico (FCC)). Dynamics 2023, 3, 737-749. https://lnkd.in/d9hZxHEj.
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