| Revue: | Anais da Academia Brasileira de Ciencias |
| Base de datos: | PERIÓDICA |
| Número de sistema: | 000393753 |
| ISSN: | 0001-3765 |
| Autores: | Lima-Neto, Iran E1 Parente, Priscila A.B1 |
| Instituciones: | 1Universidade Federal do Ceara, Centro de Tecnologia, Fortaleza, Ceara. Brasil |
| Año: | 2016 |
| Periodo: | Mar |
| Volumen: | 88 |
| Número: | 1 |
| Paginación: | 411-422 |
| País: | Brasil |
| Idioma: | Inglés |
| Tipo de documento: | Artículo |
| Enfoque: | Experimental, aplicado |
| Resumen en inglés | This paper presents an integral model to evaluate the impact of gas transfer on the hydrodynamics of bubble plumes. The model is based on the Gaussian type self-similarity and functional relationships for the entrainment coefficient and factor of momentum amplification due to turbulence. The impact of mass transfer on bubble plume hydrodynamics is investigated considering different bubble sizes, gas flow rates and water depths. The results revealed a relevant impact when fine bubbles are considered, even for moderate water depths. Additionally, model simulations indicate that for weak bubble plumes (i.e., with relatively low flow rates and large depths and slip velocities), both dissolution and turbulence can affect plume hydrodynamics, which demonstrates the importance of taking the momentum amplification factor relationship into account. For deeper water conditions, simulations of bubble dissolution/decompression using the present model and classical models available in the literature resulted in a very good agreement for both aeration and oxygenation processes. Sensitivity analysis showed that the water depth, followed by the bubble size and the flow rate are the most important parameters that affect plume hydrodynamics. Lastly, dimensionless correlations are proposed to assess the impact of mass transfer on plume hydrodynamics, including both the aeration and oxygenation modes |
| Resumen en portugués | Este artigo apresenta um modelo integral para avaliar o impacto da transferência de gás na hidrodinâmica de plumas de bolhas. O modelo é baseado no princípio de similaridade do tipo Gaussiana e em relações funcionais para o coeficiente de entrada turbulenta e o fator de amplificação da quantidade de movimento devido à turbulência. O efeito da transferência de massa na hidrodinâmica de plumas de bolhas é investigado considerando diferentes tamanhos de bolhas, vazões gasosas e profundidades de água. Os resultados revelaram um impacto relevante quando bolhas finas são consideradas, mesmo para moderadas profundidades da água. Além disso, as simulações do modelo indicaram que para plumas de bolhas fracas (ou seja, com vazões gasosas relativamente baixas e profundidades de água e velocidades relativas elevadas), tanto a dissolução como a turbulência podem afetar a hidrodinâmica das plumas, o que demonstra a importância de se levar em conta o fator de amplificação da quantidade de movimento. Para condições de águas mais profundas, simulações dos processos de dissolução e descompressão das bolhas utilizando o modelo atual e modelos clássicos disponíveis na literatura forneceram resultados semelhantes tanto para sistemas de aeração como de oxigenação. Análise de sensibilidade mostrou que a profundidade da água, seguida do tamanho das bolhas e da vazão gasosa são os parâmetros que mais afetam a hidrodinâmica das plumas. Finalmente, correlações adimensionais são propostas para avaliar o impacto da transferência de massa na hidrodinâmica das plumas, incluindo tanto sistemas de aeração como de oxigenação |
| Disciplinas: | Ingeniería |
| Palabras clave: | Ingeniería hidráulica, Aereación, Transferencia de masa, Hidrodinámica, Burbujas, Oxigenación |
| Keyword: | Engineering, Hydraulic engineering, Aeration, Mass transfer, Hydrodynamics, Bubbles, Oxygenation |
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