Estudo do escoamento confinado em membranas micro-porosas com equacionamento de Ergun...

Estudos aplicados ao processo de filtração tangencial, por meio de membranas micro-porosas, tem sido objetivo de diversas pesquisas devido ao grande campo de aplicação industrial. O princípio deste trabalho se baseia na aplicação de conceitos de fenômenos de transporte ao longo de uma membrana tubular micro-porosa e junto à superfície de membrana porosa partindo das equações de Navier-Stokes no seio do escoamento e da equação de Ergun na superfície porosa. Este trabalho de conclusão de curso apresenta modelos que caracterizam o comportamento de escoamentos de fluidos, em diversos regimes de escoamento, em membranas tubulares com parede porosa e aplicada ao processo de microfiltração. Os modelos analíticos envolvem as equações de conservação de massa, quantidade de movimento e espécie química, estas associadas às leis de Darcy [3], resultando em expressões simplificadas para pressão e perfis de velocidade radial e axial na membrana tubular. Os modelos computacionais, simulados em software comercial, envolvem as equações de conservação de massa e quantidade de movimento, e como condição de contorno do meio poroso, o equacionamento de Ergun [7] caracterizando resistência isotrópica e tratando o meio como um leito empacotado do tipo “packed bed”. Os resultados produzidos a partir dos modelos analíticos são analisados e confrontados com os resultados de simulações em software comercial. Objetiva-se, assim, verificar a proximidade dos resultados dos modelos analíticos e modelos computacionais, caracterizando se há ou não a presença de resultados satisfatórios, uma vez que os modelos analíticos encontram-se validados segundo a literatura

Palavras-chave em Inglês

Porous membrane
Equation of Ergun
Equations of Navier-Stokes
Analytical models
Computacional models

Resumo em Inglês

Studies applied to the process of tangential filtration through micro-porous membranes have been the purpose of several researches due to the large application field at the industry. The principle of this work is based on applying the concept of transport phenomena through a tubular micro-porous membrane and near the surface of porous membrane, starting from the Navier-Stokes equations within the flow and the Ergun equation in the porous surface. This graduation work presents models that characterize the behavior of fluid flow in various flow regimes in tubular membranes with porous wall and applied to the microfiltration process. The analytical models involve the conservation equations of mass, momentum and chemical species, those associated with the Darcy law [3], resulting in simplified expressions for pressure and velocity profiles in axial and radial tubular membrane. The computacional models simulated in commercial software, involving the conservation equations of mass and momentum, and as a boundary condition of the porous medium, the equation of Ergun [7] characterizing isotropic resistance and treating the environment as “packed bed”. The results produced from the analytical models are analyzed and compared with the simulation results in commercial software. Objective is thus to verify the proximity of the results of analytical and computacional models, characterizing whether or not the presence of satisfactory results, since the analytical models are validated in the literature

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Data de Publicação

2011-04-26

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