Modelagem numérica da troca térmica entre jato de CO2 e superfície de impacto

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorMoreira, Roger Matsumoto-
Autor(es): dc.contributorOurique, Jorge Eduardo da Silva-
Autor(es): dc.contributorBraga, Eduardo Rangel-
Autor(es): dc.creatorLemos, Marco Antônio Franco Portella-
Data de aceite: dc.date.accessioned2025-08-21T20:15:45Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2025-08-21T20:15:45Z-
Data de envio: dc.date.issued2025-02-10-
Data de envio: dc.date.issued2025-02-10-
Fonte completa do material: dc.identifierhttps://app.uff.br/riuff/handle/1/36468-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/1057776-
Descrição: dc.descriptionVazamentos de dióxido de carbono (CO2) são um cenário acidental relevante na indústria de energia sob a ótica do crescimento recente de tecnologias de captura e armazenamento de carbono (CCS) motivado pela transição energética. Devido às propriedades físicas desse gás, vazamentos de CO2 provenientes de um reservatório pressurizado apresentam baixíssimas temperaturas, o que pode provocar fragilização do material de uma superfície sólida impactada pelo jato. Nesse contexto, é de interesse da indústria construir um modelo capaz de prever a troca térmica desenvolvida entre o jato de gás e a superfície sólida. Este trabalho tem como objetivo simular este evento e analisar a troca térmica associada, utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD) e considerando hipóteses simplificadoras. O software de CFD utilizado foi o ANSYS Fluent 2021, em um computador do Lab-CFD da Universidade Federal Fluminense (UFF), equipado com processador Intel® Core™ i9-9900K com 16 núcleos, placa gráfica GTX 1050 e 16 GB de memória RAM. Foi realizada uma simulação bidimensional (2D), utilizando o modelo de turbulência k-ω SST, malha computacional quadrilateral homogênea, com elementos de dimensão 0,001 m, e aplicação de premissas e hipóteses simplificadoras, mais notavelmente, a consideração de escoamento monofásico, desprezando a possibilidade de sublimação de CO2, e simulação do jato exclusivamente na região após a expansão. Como resultado, avaliou-se a evolução temporal da temperatura no interior da superfície sólida, e comparou-se com dados experimentais disponíveis na literatura. Constatou-se que a simulação CFD com estas configurações e premissas prevê uma queda de temperatura consideravelmente inferior à real. Conclui-se que a metodologia aplicada é eficaz para a obtenção de resultados numéricos coerentes, mas as hipóteses simplificadoras adotadas impedem seu uso na representação precisa deste cenário. Ressalta-se a relevância do desenvolvimento de metodologias de simulação mais robustas, dotadas de modelos de escoamento multifásico, para a análise de consequência acurada, em termos de troca térmica, de cenários acidentais envolvendo vazamentos de CO2 pressurizado-
Descrição: dc.descriptionCarbon dioxide (CO2) releases are a relevant accidental scenario in the energy industry in view of the recent growth of carbon capture and storage (CCS) technologies motivated by the energy transition. Due to the physical properties of this gas, CO2 releases originating from a pressurized reservoir possess very low temperatures, which can cause embrittlement of the component material of a surface impinged by the jet. In this context, it is of the industry’s interest to build a model capable of predicting the heat exchange developed between the gaseous jet and the solid surface. This work has the objective of simulating this event and analyzing the associated heat transfer, utilizing computational fluid dynamics (CFD) techniques and considering simplifying hypotheses. The CFD software utilized was ANSYS Fluent ANSYS Fluent 2021, in a computer from the Lab-CFD of the Universidade Federal Fluminense (UFF), equipped with processor Intel® Core™ i9-9900K with 16 threads, GTX 1050 graphics card and 16 GB of RAM. A two-dimensional (2D) simulation was carried out, utilizing the k-ω SST turbulence model, quadrilateral homogenous computational mesh, with elements of dimension 0,001 m, and applying assumptions and simplifying hypotheses, most notably, the consideration of single-phase flow, disregarding the possibility of CO2 sublimation, and simulation of the jet exclusively in the post-expansion region. As a result, the temporal evolution of the temperature inside the solid surface was evaluated, and it was compared with experimental data available in the literature. It was found that the CFD simulation with this setup and set of assumptions predicts a temperature drop considerably inferior compared to the real one. It is concluded that the applied methodology is effective for obtaining coherent numerical results, but the simplifying hypotheses taken prevent its use in the precise representation of this scenario. The relevance of the development of more robust simulation methodologies, equipped with multiphase flow models is highlighted, for its use in accurate consequence analysis, in terms of heat exchange, of accidental scenarios involving pressurized CO2 leakages-
Descrição: dc.description57 f.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Direitos: dc.rightsOpen Access-
Direitos: dc.rightsCC-BY-SA-
Palavras-chave: dc.subjectDióxido de carbono-
Palavras-chave: dc.subjectFluidodinâmica computacional-
Palavras-chave: dc.subjectModelagem numérica-
Palavras-chave: dc.subjectSegurança na indústria-
Palavras-chave: dc.subjectSimulação-
Palavras-chave: dc.subjectFluidodinâmica computacional-
Palavras-chave: dc.subjectDióxido de carbono-
Palavras-chave: dc.subjectSegurança na indústria-
Palavras-chave: dc.subjectCarbon dioxide-
Palavras-chave: dc.subjectComputational fluid dynamics-
Palavras-chave: dc.subjectIndustry safety-
Palavras-chave: dc.subjectNumerical modeling-
Palavras-chave: dc.subjectSimulation-
Título: dc.titleModelagem numérica da troca térmica entre jato de CO2 e superfície de impacto-
Tipo de arquivo: dc.typeTrabalho de conclusão de curso-
Aparece nas coleções:Repositório Institucional da Universidade Federal Fluminense - RiUFF

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