Modelagem e validação de reator anaeróbio gaslift utilizando fluidodinâmica computacional
Resumo
Devido a grande demanda por recursos energéticos, é necessário a busca por novas fontes de energia e melhoria da eficiência dos equipamentos que dependem dela. Uma alternativa é a utilização de biorreatores para transformar matéria orgânica em biogás, que vem se tornando uma alternativa viável para a obtenção de matriz energética. Como fonte de matéria orgânica passível de ser transformada em biogás, a indústria sucroalcooleira e de produção de biodiesel geram uma grande quantidade de resíduos, como a vinhaça e o glicerol. Dentre os tipos de biorreatores, os de agitação pneumática possuem a característica de utilizar gases injetados em seu interior com a finalidade de proporcionar uma melhor mistura. Reatores do tipo gaslift utilizam gases com a ausência de oxigênio, sendo mais comum o biogás. Compreender o comportamento do fluido no interior de biorreatores auxilia o desenvolvimento de melhorias, aumentando a produtividade da produção de biogás. A fim de compreender o comportamento do fluido, a Fluidodinâmica Computacional (CFD) oferece ferramentas que possibilitam a análise dos fluxos, sem que para isso seja necessário a construção de um biorreator físico. Para que os resultados sejam válidos, é necessário a comparação dos resultados obtidos computacionalmente e obtidos experimentalmente. O trabalho desenvolvido neste estudo buscou a validação e compreensão dos resultados obtidos através de técnicas de CFD, analisando um escoamento bifásico gás/líquido e validando os resultados utilizando velocimetria de partículas por imagem (PIV). Com os resultados validados, modificou-se o diâmetro de bolha entre 0,5 e 7,0 mm, mantendo a mesma vazão de entrada para ambas as fases. Esses resultados demonstraram que bolhas com diâmetro menor possuem velocidades inferiores às de diâmetro maior para a fase gasosa e um aumento da velocidade da fase líquida. Observou que essa influência do diâmetro de bolha causou uma maior mistura, devido ao volume de gás retido em bolhas de diâmetro menor. [resumo fornecido pelo autor]