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http://hdl.handle.net/1843/52813
Tipo: | Dissertação |
Título: | Avaliação do fluxo de ar e da perda de carga localizada em junções de dutos de ventilação industrial através da fluidodinâmica computacional (CFD) |
Título(s) alternativo(s): | Assessment of airflow and localized head loss at junctions of industrial ventilation ducts through computational fluid dynamics (CFD) |
Autor(es): | Paulo Henrique Rodrigues dos Santos |
primer Tutor: | Taciana Toledo de Almeida Albuquerque |
primer Co-tutor: | Rafael Sartim |
primer miembro del tribunal : | Bruno Furieri |
Segundo miembro del tribunal: | Gustavo Meirelles Lima |
Resumen: | O aumento da poluição atmosférica vem recebendo cada vez mais atenção nas últimas décadas. As indústrias, por sua vez, são importantes contribuidoras para emissão de poluentes no ar, sendo necessária a utilização de controles ambientais, como os sistemas de ventilação local exaustora. Dessa forma, para o correto emprego desses sistemas, faz-se necessário que eles sejam eficazes e apresentem eficiência satisfatória, necessitando de um dimensionamento correto. Para esse dimensionamento, fatores importantes como a perda de carga e a dinâmica de escoamento devem ser precisamente estudados e aferidos. Um dos principais componentes contribuidores para a dinâmica e perda de carga de escoamento nos sistemas de ventilação são as junções. Assim, esse trabalho teve como objetivo avaliar a dinâmica de escoamento em junções de sistemas de ventilação local exaustora, examinando a influência do ângulo do fluxo secundário e da razão entre as vazões que afluem ao componente. Para esse estudo, utilizou-se uma planta real de ventilação industrial em escala reduzida, cuja geometria e condições de escoamento foram modeladas através do software ANSYS CFX 19.2. O modelo numérico foi resolvido utilizando-se uma malha de 3,8 milhões de nós e adotando-se o modelo de turbulência Shear Stress Transport (SST). O modelo numérico criado foi validado através da realização de medições experimentais na planta de ventilação, em que os resultados numéricos e aferidos em campo foram comparados estatisticamente através do Teste de Hipóteses de Kruskal-Wallis, à um nível de significância de 5%, onde comprovou-se a validade do modelo numérico. Foram simulados 12 casos à partir da combinação entre a variação do ângulo de entrada do ramo secundário e da razão entre as vazões secundária e principal, mantendo-se uma velocidade de escoamento em torno de 20m/s. Os resultados mostraram a existência e influência dos fenômenos de turbulência na região de junção dos dutos, tornando-se mais intensos conforme aumenta-se os fatores estudados (ângulo de entrada e razão entre vazões). Os resultados também foram aderentes aos métodos empíricos descritos em literatura e verificou-se que há uma relação direta entre os fatores estudados, a perda de carga e a pressão estática após a junção, sugerindo a proposição de uma forma alternativa de cálculo para esse último parâmetro. |
Abstract: | The increase in air pollution has received increasing attention in recent decades. The industries are important contributors to the emission of pollutants into the air, requiring the use of environmental controls, such as local exhaust ventilation systems. Thus, for the correct use of these systems, it is necessary that they are effective and have a satisfactory efficiency, requiring a correct dimensioning. For this design, important factors such as pressure drop and flow dynamics must be precisely studied and measured. One of the main contributors to the dynamics and pressure drop in ventilation systems are the joints. Thus, this work aimed to evaluate the flow dynamics at junctions of local exhaust ventilation systems, examining the influence of the angle of the secondary flow and the ratio between the flows that flow into the component. For this study, a real small-scale industrial ventilation plant was used, whose geometry and flow conditions were modeled using ANSYS CFX 19.2 software. The numerical model was solved using a mesh of 3.8 million nodes and adopting the Shear Stress Transport (SST) turbulence model. The numerical model created was validated by carrying out experimental measurements in the ventilation plant, in which the numerical and measured results in the field were statistically compared using the Kruskal-Wallis Hypothesis Test, at a significance level of 5%, where it proved the validity of the numerical model. Twelve cases were simulated from the combination of the variation of the secondary branch inlet angle and the ratio between the secondary and main flows, maintaining a flow velocity around 20m/s. The results showed the existence and influence of turbulence phenomena in the region where the pipelines join, becoming more intense as the studied factors increase (inlet angle and flow rate). The results were also in line with the empirical methods described in the literature and it was found that there is a direct relationship between the factors studied, the pressure drop and static pressure after joining, suggesting the proposition of an alternative way of calculating this last parameter . |
Asunto: | Engenharia sanitária Meio ambiente Ventilação Fluidodinâmica computacional |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
Sigla da Institución: | UFMG |
Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL |
Curso: | Programa de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/ |
URI: | http://hdl.handle.net/1843/52813 |
Fecha del documento: | 27-ago-2021 |
Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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