Title

INFLUÊNCIA DAS FORÇAS DE INTERAÇÃO LÍQUIDO/GÁS NA ANÁLISE VIA CFD DO REATOR RH

CFD ANALYSIS OF INTER-PHASE FORCES IN LIQUID-GAS FLOW IN A RH REACTOR

Authorship

Peixoto, Johne Jesus Mol; Gabriel, Weslei Viana; Oliveira, Thiago Araújo Santos de; Barony, Natália Barros; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Itavahn Alves da; Seshadri, Varadarajan

Peixoto, Johne Jesus Mol

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Barony, Natália Barros

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Silva, Carlos Antônio da

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Silva, Itavahn Alves da

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Seshadri, Varadarajan

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DOI

10.5151/1982-9345-30378

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Abstract

No modelamento matemático do reator RH, a penetração do gás no líquido na perna de subida é o fator chave para determinar a distribuição do gás injetado e obter uma previsão confiável da taxa de circulação do líquido entre a câmara de vácuo e a panela. Neste trabalho, através de simulações numéricas via CFX, investigou-se o efeito das forças de arrasto, de sustentação, de lubrificação da parede, dispersão turbulenta e de massa virtual. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via CFX foram validados com resultados de modelo físico. A melhor predição da penetração do gás e da taxa de circulação foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual e da força de sustentação, cujos coeficientes foram iguais a 0,3 e 0,1, respectivamente. A força de lubrificação deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas possui efeito desprezível sobre a taxa de circulação. Os resultados dos modelos físico e matemático se ajustaram com a equação de Kuwabara para taxa de circulação.

Evaluation of gas penetration in the RH up leg is of primary importance as far as mathematical modeling of gas distribution and circulation features are regarded. In this study CFX has been used in order to assess the effects of drag force, lift force, wall lubrication force and turbulent dispersion force on gas penetration and circulation rate. The predicted radial gas distribution and liquid circulation have been validated against experimental data of physical model. The simulation results with incorporation of the virtual mass force coefficient of 0.3 and the lift force coefficient of 0.1 showed better predictions of gas distribution at the up-leg and circulation rate. In order to avoid the gas concentration near the up-leg walls, the wall lubrication force needs to be incorporated in the simulation, but it has a negligible effect on the circulation rate. Both experimental and CFD values fit to the Kuwabara equation for circulation rate.

Keywords

CFD, Forças de não-arrasto, Modelamento Físico, Reator RH.

CFD, Non-drag Forces, Physical Modelling, RH Degasser.