Proposição de modelo de previsão de desempenho de unidades de floculação tubulares helicoidais

Página do item simplificado
dc.contributor.advisor1Teixeira, Edmilson Costa
dc.contributor.authorOliveira, Danieli Soares de
dc.contributor.referee1Libânio, Marcelo
dc.contributor.referee2Rauen, William Bonino
dc.contributor.referee3Carissimi, Elvis
dc.contributor.referee4Rigo, Daniel
dc.contributor.referee5Coelho, Edumar Ramos Cabral
dc.date.accessioned2018-08-24T22:56:01Z
dc.date.available2018-08-24
dc.date.available2018-08-24T22:56:01Z
dc.date.issued2014-12-12
dc.description.abstractThe use of Helically Coiled Tube Flocculators (Portuguese acronym: FTHs) in water clarification systems has shown high efficiency in removing turbidity, and short process times, compared to units commonly used for this purpose. Oliveira (2008) shows an estimation model for removing turbidity based on geometrical and hydraulic characteristics of 84 FTHs. However, the author does not take the hydrodynamic characteristics of the unit into account, which are highly important for the interaction between the particles present in water and, consequently, for the formation and destructuring of flocs. Therefore, this thesis presents an improved model for efficiency estimation of turbidity removal based on Oliveira’s (2008), focusing on hydrodynamic aspects of flocculation. For this purpose, hydrodynamic characterization of FTHs was enhanced using computational fluid dynamic modelling (CFD), which allowed us to employ alternative methodology to determine the mean velocity gradient parameter ( ) through hydrodynamics. This parameter is highly significant for designing flocculators. This methodology has strong physical basis, high determination coefficient when correlated to values obtained hydraulically (R²=0.96), and low mean deviations compared to results obtained through commonly used empirical models (15.8%). This means that it is a good tool for determining . The search for improving the reactor hydrodynamic characterization took four other hydrodynamic parameters into account: swirl number ( ); mean specific kinetic energy ( ), vorticity ( ) and helicity ( ). Inserting these parameters allowed achieving an efficiency estimation model for turbidity removal more adherent to the physical process, compared to Oliveira’s (2008). This higher adherence is measured by the ability to satisfactory foresee the ascending-descending behavior of turbidity removal efficiency throughout the process, verified by physical modelling. This is not allowed by any other analytical model available in the literature about continuous flow flocculators. Also, both the determination coefficient and the mean absolute deviation percentage showed significant improvement, going from 0.83 to 0.92, and from 2.4% to 1.7%, respectively. These results show that the model proposed in this study is very promising to assist in designing rational FHTs.eng
dc.description.resumoA utilização de Floculadores Tubulares Helicoidais (FTHs) em sistemas hidráulicos de clarificação tem produzido altas eficiências de remoção de turbidez associadas a baixos tempos de processo, quando comparado às unidades comumente utilizadas para este fim. Em Oliveira (2008) é apresentado um modelo de estimativa de remoção de turbidez baseado em características geométricas e hidráulicas de 84 FTHs; no entanto, não considera características hidrodinâmicas das unidades, sendo estas de grande importância na interação entre as partículas presentes na massa líquida e, consequentemente, na formação e/ou desestruturação de flocos. Assim, é apresentado nesta tese o aperfeiçoamento do modelo de estimativa de eficiência de remoção de turbidez proposto por Oliveira (2008), com enfoque em aspectos hidrodinâmicos da floculação. Para tanto, a caracterização hidrodinâmica dos FTHs foi aprimorada com o auxílio de modelagem fluidodinâmica computacional (CFD), o que permitiu a obtenção de uma metodologia alternativa para a determinação do parâmetro gradiente médio de velocidade () pela via hidrodinâmica, sendo este um parâmetro de grande relevância no projeto de floculadores. Tal metodologia apresenta forte embasamento físico, alto coeficiente de determinação quando correlacionado com os valores obtidos de forma hidráulica (R²=0,96), e baixos desvios médios quando comparados com os resultados obtidos com os modelos empíricos comumente utilizados (15,8%), indicando ser uma boa ferramenta para a determinação de A busca pelo aperfeiçoamento da caracterização hidrodinâmica do reator considerou quatro outros parâmetros hidrodinâmicos: o swirl number (), a energia cinética específica média ( ), a vorticidade ( ) e a helicidade ( ). A inserção destes parâmetros permitiu a obtenção de um modelo de estimativa de eficiência de remoção de turbidez mais aderente ao processo físico, quando comparado ao modelo de Oliveira (2008). Essa maior aderência é mensurada pela capacidade de prever, de forma satisfatória, o comportamento ascendente-descendente da eficiência de remoção de turbidez, ao longo do tempo de processo, verificado por meio de modelagem física, o que não é possibilitado por nenhum modelo analítico disponível na literatura para floculador de fluxo contínuo. Além disso, tanto o coeficiente de determinação como o valor médio do desvio percentual absoluto apresentaram melhorias significativas, passando, respectivamente, de 0,83 para 0,92, e de 2,4% para 1,7%. Estes resultados indicam que o modelo proposto neste trabalho se torna muito promissor no auxílio ao projeto racional de FTHs.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/10320
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectComputational fluid dynamics.eng
dc.subjectTurbidity removal efficiencyeng
dc.subjectHelically Coiled Tube Flocculatorseng
dc.subjectHydrodynamicseng
dc.subjectFlocculationeng
dc.subjectMean Velocity Gradienteng
dc.subjectFloculadores tubulares helicoidaispor
dc.subjectEficiência de remoção de turbidezpor
dc.subjectGradiente Médio de Velocidadepor
dc.subject.br-rjbnFluidodinâmica computacional.
dc.subject.br-rjbnFloculação.
dc.subject.br-rjbnÁgua - Purificação.
dc.subject.br-rjbnHidrodinâmica.
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.subject.udc628
dc.titleProposição de modelo de previsão de desempenho de unidades de floculação tubulares helicoidais
dc.typedoctoralThesis
Arquivos
Pacote Original
Agora exibindo 1 - 1 de 1
Imagem de Miniatura
Nome:
tese_8506_TESE_DANIELI.pdf
Tamanho:
5.22 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Descrição:
Baixar
Coleções
Doutorado em Engenharia Ambiental