Objetivos e Atividades
Este projeto visa introduzir quantidades relacionadas com a turbulência e usá-las no desenvolvimento de ferramentas de projeto para reatores químicos 2D. Este projeto baseia-se em conhecimentos anteriores e numa extensa base de dados experimentais e numéricos obtidos em dois misturadores que foram estudados na FEUP e que possuem comportamentos marcadamente 2D: jatos opostos e reatores NETmix. Um terceiro misturador será estudado, um misturador rotacional, semelhante aos dispositivos usados para reometria, que permite uma deformação de corte constante em todo o reator. O escoamento nestes reatores tem um fluxo de energia entre escalas que é bem descrito pela teoria da turbulência bidimensional.
As principais atividades deste projeto, para atingir os objetivos traçados, são:
- A simulação numérica do escoamento dos reatores 2D.
- A caracterização experimental do escoamento e da mistura nos reatores 2D.
- Estudo da micromistura em reatores 2D.
Resultados Esperados/Atingidos
O projeto 2Dmix concentra-se em três tecnologias de mistura: misturadores de jatos opostos (jatos T), misturadores mesoestruturados em rede (NETmix) e misturadores de rotor / estator (RS). Para esses misturadores, a natureza do escoamento foi claramente caracterizada neste projeto usando ferramentas de estatísticas de turbulência para verificar a hipótese de turbulência bidimensional. A principal ferramenta de trabalho começou por ser a análise da distribuição de energia turbulenta por escalas. A análise da dinâmica do escoamento foi ampliada, usando a técnica POD (Proper Orthogonal Decomposition) e com uma nova ferramenta introduzida neste projeto, o LMS - Lagrangian Mixing Simulation. O LMS calcula escalas de mistura em escoamentos dinâmicos.
Para a caracterização da mistura nos reatores 2D foram desenvolvidos métodos de visualização da micromistura com reações ácido base e indicadores fluorescentes que foi aplicada ao estudo de reatores de jatos opostos. |