Análise numérica do escoamento no milirreator Miprowa Lab utilizando fluidodinâmica computacional (CFD)

Calixto, Jader Barros

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			http://hdl.handle.net/11422/27496

Type:	Trabalho de conclusão de graduação
Title:	Análise numérica do escoamento no milirreator Miprowa Lab utilizando fluidodinâmica computacional (CFD)
Author(s)/Inventor(s):	Calixto, Jader Barros
Advisor:	Silva, Luiz Fernando Lopes Rodrigues
Co-advisor:	Ferreira, Gabriel Gonçalves da Silva
Abstract:	Intensificação de Processos (IP) é uma abordagem da engenharia que visa o desen volvimento de tecnologias mais eficientes, compactas e seguras. Dentre as estratégias de IP, a miniaturização de reatores se destaca como uma das mais promissoras. Neste contexto, o reator Miprowa Lab, desenvolvido pela Ehrfeld Mikrotechnik, é um exemplo notável deste paradigma, constituído por um sistema modular do tipo casco e tubos que utiliza múltiplos canais paralelos, os quais podem ser equipados com elementos de mistura estáticos do tipo “espinha de peixe” para aumento das taxas de transferência. Este trabalho apresenta um estudo numérico da hidrodinâmica no interior do milirreator Miprowa Lab, cujo objetivo principal visa caracterizar o escoamento em um canal do reator acoplado com os elementos de mistura estáticos e, adicionalmente, validar uma abordagem de simulação com condição de contorno periódica como uma alternativa de menor custo computacional ao modelo de domínio completo. Para tal, desenvolveu-se um modelo de Fluidodinâmica Computacional (CFD) utilizando a plataforma de código aberto OpenFOAM. A geometria do reator foi modelada parametricamente no software OpenSCAD e as simulações foram conduzidas para um escoamento laminar, incompressível e em regime estacionário, abrangendo uma faixa de taxas mássicas de 10 a 300 g/min que é comumente empregada na operação desse reator. Os resultados demonstram que o modelo foi capaz de reproduzir com sucesso os fenômenos hidrodinâmicos esperados, como a indução de fluxos secundários. A análise comparativa revelou que a abordagem com condição periódica é significativamente mais rápida, reduzindo o tempo de execução em pelo menos 15 vezes, embora apresente maior instabilidade numérica. Na validação experimental, a queda de pressão por unidade de comprimento (!P/L) foi comparada com uma correlação empírica da literatura. Conclui-se que o modelo de domínio completo apresentou maior conformidade com os dados experimentais, com erros de até 10%, en quanto a abordagem periódica, apesar de levemente menos acurada– com erros entre 13% e 15%– se estabelece como uma ferramenta viável e eficiente para estudos de otimização, validando o uso de ferramentas de código aberto para a análise deste tipo de reator.
Keywords:	Reator Modelagem Inovação tecnológica Sistema de computador Mecânica dos fluídos
Subject CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::REATORES QUIMICOS CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS
Production unit:	Escola de Química
Publisher:	Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date:	18-Jul-2025
Publisher country:	Brasil
Language:	por
Right access:	Acesso Aberto
Appears in Collections:	Engenharia Química

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