Publicação: Simulação numérica de fornos tridimensionais e análise de desempenho de ciclones
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
Neste trabalho, estudou-se o comportamento de partículas no interior de um reator
termoquímico com o intuito de desenvolver uma grelha que maximize o movimento e
homogeneização do leito fluidizado, além de pesquisar o uso de ciclones para
separação de partículas e aumento do tempo de residência dos gases no dispositivo.
A avaliação destes ciclones se deu pela comparação do uso de um ciclone axial e de
um radial semelhantes, além da disposição, individual ou em série, dos mesmos. O
reator é utilizado para a termodegradação de biomassa e produção de um
combustível, gás de síntese, que consiste em uma mistura multifásica de gás e
partículas suspensas. Essas partículas precisam permanecer no interior do sistema
até que toda a matéria que possa sofrer gaseificação seja degradada, enquanto as
remanescentes são filtradas por ciclones no interior do reator. De forma a entender
este comportamento, foram realizadas simulações no software ANSYS® Fluent, onde
foi considerado um modelo multifásico DPM (Discrete Phase Model) e um modelo de
fechamento de turbulência k-ômega SST. Os resultados obtidos permitiram a
confirmação de que o uso de ciclones em série promoveu a separação completa das
partículas simuladas no interior do reator, assim como o modelo de grelha
desenvolvido permite a ausência de pontos de acúmulo de particulado no dispositivo.
Abstract
In this work, the behavior of particles inside a themochemical reactor was studied with
the aim of developing a grid able to maximize movement and homogenization of a
fluidezed bed, in addition to researching the usage of cyclones to separate particles
and increase gas residence time on the device. The evaluation of these cyclones was
made by comparing the use of a similar axial and radial cyclone, the disposition, in
series or parallel was also discussed. The reactor is used for thermodegradation of
biomass and production of a fuel, synthesis gas, which consists in a multiphase misture
of gas and suspended particles. Those particles have to stay inside the reactor until all
matter that could undergo gasification is degrated, while the remaining particles are
filtered by cyclones inside the reactor. In order to understand this behavior, simulations
were carried out in the ANSYS® Fluent software, where a multiphase DPM model
(Discrete Phase Model) and a k-ômega SST turbulence closure model were
considered. The results obtained allowed confirmation that the cyclones in series
promotes full separation of particles inside the reactor, as well as the developed grid
model allows the absence of accumulation points in the device.
Palavras-chave
Simulação, Simulation, Partículas, Particles, Discrete Phase Model (DPM), Discrete Phase Model (DPM), Ciclone Axial, Axial Cyclone, Ciclone Radial, Radial Cyclone
Citação
MACIEL, Guilherme Queirós de Araújo. Análise do comportamento de partículas em um reator com leito fluidizado e ciclones em série. 2024. 38 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.
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