Publicação: Análise de sensibilidade paramétrica na modelagem da secagem de
fertilizantes em secador rotatório
Carregando...
Arquivos
Tipo do documento
Data
Direito de acesso
Coleções
Área do conhecimento
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Autores
Orientador
Coorientador
Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Resumo
O secador rotatório figura entre os equipamentos de maior importância em processos de
secagem de diversos produtos devido ao seu elevado desempenho e grande capacidade de
processamento. Consiste de um tambor cilíndrico, ligeiramente inclinado em relação à
horizontal, que gira em baixa velocidade. O interior do tambor é equipado com suspensores
que coletam os sólidos no fundo do tambor e os transporta até uma posição angular de onde
são lançados em forma de cascata contra uma corrente de gases quentes. A modelagem do
processo de secagem de fertilizantes em secadores rotatórios é baseada na aplicação das
equações de conservação de massa e energia para as fases fluida e particulada em elementos
infinitesimais de volume do secador. Em trabalho prévio na Faculdade de Engenharia
Química da Universidade Federal de Uberlândia-MG, foi desenvolvido um novo modelo para
descrever as distribuições de umidade e temperatura do ar e do fertilizante ao longo do
comprimento do secador, sendo validado com dados experimentais para o fertilizante
superfosfato simples granulado (SSPG). A comparação dos resultados obtidos pelo modelo
proposto por ARRUDA (2008) mostrou uma boa concordância com os dados experimentais
obtidos em uma unidade piloto (0,3 m de diâmetro e 1,5 m de comprimento). Entretanto, a
modelagem proposta por ARRUDA (2008) apresentou desvios significativos com os
resultados experimentais obtidos por FERNANDES (2008) em um secador industrial
concorrente (3,0 m de diâmetro e 30 m de comprimento), porém estes desvios possivelmente
foram provocados por imprecisões de medidas, premissas de ar falso (perdas) e/ou possíveis
diferenças no comportamento dos materiais utilizados nos ensaios por ARRUDA (2008) e os
utilizados por FERNANDES (2008). A fim de buscar melhorias significativas a
previsibilidade do modelo, o principal objetivo deste trabalho foi analisar as influências dos
parâmetros: coeficientes de transferência de calor, taxa de secagem do material e calor
específico do sólido e do ar, através de um estudo de sensibilidade paramétrica avaliada pelas
técnicas de planejamento fatorial de experimentos e superfície de resposta. As respostas
analisadas foram umidades e temperaturas, do sólido e do fluido, obtidas pelo modelo de
secagem de fertilizantes em secadores rotatórios contracorrente proposto por ARRUDA
(2008). As análises de variância juntamente com as superfícies de resposta demonstraram que
todos os parâmetros estudados têm significância estatística, porém em algumas respostas foi
observado uma maior influência de alguns parâmetros. Os resultados obtidos da análise de
sensibilidade paramétrica demonstram a importância de conhecer os parâmetros mais
significativos para buscar descrevê-los com maior acurácia, o que irá contribuir para o
conhecimento mais apurado do processo de secagem proporcionando um aumento de
eficiência em equipamentos já instalados e de precisão no projeto de novos equipamentos.
Abstract
Due to its high performance and great processing capacity, the rotary dryer has an important
role in drying processes of various products. The rotary dryer is based in a cylindrical drum,
slightly inclined in relation to the horizontal line that rotates in slow speed. The inner side of
drum is equipped with flights that collect the solids on the bottom of the drum and are
transported to an angular position where they fall as a raining curtain through a hot air stream.
The modeling of the process was carried out by application of the mass and energy
conservation equations to the fluid and particulate phases in infinitesimal element of volume
of dryer. In a previous work at the Chemical Engineering School of the Federal University of
Uberlândia-MG, it was developed a new model to describe the distributions of air s and
fertilizer s humidity and temperature throughout the dryer, being validated with experimental
data for granulated single superphosphate (SSPG). The comparison of results obtained from
the model proposed by ARRUDA (2008) demonstrated a good agreement with the
experimental data obtained from a small scale unit (diameter 0.3m and length 1.5m).
However, the model proposed by ARRUDA (2008) demonstrated significant deviation when
compared to experimental results obtained by FERNANDES (2008) in an industrial scale
dryer (diameter 3.0m and length 30m), although these deviations were probably caused by
measurements imprecision, false air (losses) assumptions and/or potential different behavior
between the material used by ARRUDA (2008) and the one used by FERNANDES (2008).
Aiming to improve the model s predictability, the main objective of this work was to analyze
the influence of the following parameters: heat transfer coefficient, material drying rate and
solid and air specific heat, through parametric sensitivity study using experimental design
evaluated for solid moisture and temperature and air humidity and temperature responses,
obtained by fertilizers drying model in rotary dryers countercurrent proposed by ARRUDA
(2008). The variance analysis together with the surface plots demonstrated that each studied
parameters has a statistic result, although in some results were observed a strong influence
that features an important meaning in physical terms. The results obtained from the
parametric analysis demonstrate the importance of knowing the most significant parameters in
order to describe them accurately, which will contribute to aim in depth knowledge about the
drying process enabling efficiency increase on already existent equipment and more accuracy
on projects of new equipment.
Palavras-chave
Secagem, Fertilizantes - Secagem, Calor -
Transferência, Massa - Transferência, Processos
químicos - Modelos matemáticos, Transferência de calor e massa, Secagem de fertilizantes, Secadores rotatórios, Análise de sensibilidade paramétrica, Heat and mass transfer, Fertilizer drying, Rotary dryers, Parametric sensitivity analysis
Citação
SILVA, Marisa Gonçalves da. Análise de sensibilidade paramétrica na modelagem da secagem de
fertilizantes em secador rotatório. 2010. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.