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Title: Estudo da hidrodinâmica em canais de alimentação de uma membrana de dessalinização
Authors: Sousa, Paula Cristina dos Santos
Advisor: Rouboa, Abel Ilah
Soares, Armando da Assunção
Keywords: Dessalinização
Membranas
Osmose inversa
Espaçadores em ziguezague
Issue Date: 20-Apr-2015
Abstract: A exploração de recursos naturais de água doce combinada com uma maior exigência de água tem conduzido a uma crescente procura de alternativas de novas fontes de água para consumo. A dessalinização proporciona essa mesma alternativa, na medida em que disponibiliza água potável que de outra maneira não seria acessível. A dessalinização, de um modo geral, é o processo utilizado para remover sais da água do mar ou de águas salobras. Este processo pode ser conseguido utilizando diferentes técnicas. As tecnologias de dessalinização industrial usam tanto, métodos térmicos assim como membranas semipermeáveis para separar o solvente de alguns solutos. A osmose inversa (OI) é sem dúvida o processo de dessalinização por membrana mais utilizado no mundo. O principal problema inerente ao processo de separação por este tipo de membranas reside na acumulação de incrustações nas paredes da membrana com a consequente redução do fluxo permeado. Nesta dissertação usaram-se as técnicas de CFD para estudar a hidrodinâmica em canais de alimentação de uma membrana de dessalinização preenchidos com espaçadores dispostos em ziguezague e transversais ao escoamento. As soluções numéricas foram obtidas com o software FLUENT para os escoamentos laminares em canal livre (sem espaçadores) e em canais preenchidos com espaçadores com diferentes configurações. Foram testadas quatro tipos de configurações. Os resultados apresentados mostram os efeitos da distância entre filamentos na distribuição das velocidades, nas isolinhas da função corrente, no fator de atrito, na queda de pressão e nas tensões de corte desenvolvidas nas paredes da membrana para os diferentes números de Reynolds estudados, 10  Re  300 . A diminuição da distância entre filamentos pode levar ao aparecimento de recirculações mais ativas, que podem promover a transferência de massa nas superfícies das membranas apesar de diminuírem a área útil das mesmas.
The exploitation of natural freshwater resources combined with an increased demand for water has led to a growing need for new and alternative sources of drinking water. Desalination provides a sound alternative, since it provides clean water which otherwise would not be accessible. Desalination is a process used to remove salts from seawater or brackish water. This process can be accomplished using different techniques. Industrial desalination technologies use thermal methods as well as semi permeable membranes to separate the solvent or some solutes. Reverse osmosis (RO) is by far the most widely used membrane desalination process worldwide. The main problem inherent in separation process using these types of membranes is fouling of the membrane walls, which results in a decrease in permeate flow. In this study we used CFD techniques to study the hydrodynamics of feed channels of a desalination membrane filled with spacers in zigzag arrangements and transverse in relation to the flow. Numerical solutions were obtained with FLUENT software for laminar flows in open channel (without spacers) and channels filled with spacers with different configuration. We tested four types of settings. The results show the effect of distance between the filaments in the distribution of velocities in the stream function contours, the friction factor, in pressure drop and shear stress developed in the membrane walls for different Reynolds numbers studied (10  Re  300 ). The decrease in distance between filaments may lead to more active recirculation patterns that may promote mass transfer on the membrane surfaces despite the decrease in their usable area.
Description: Dissertação de Mestrado em Engenharia do Ambiente
URI: http://hdl.handle.net/10348/4509
Document Type: Master Thesis
Appears in Collections:TD - Dissertações de Mestrado

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