Publicação: Estudo da fluidodinâmica do leito de jorro por CFD com malhas tridimensionais
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Murata, Valeria Viana
Resumo
O leito de jorro tem sido estudado em diversas aplicações, tais como secagem de materiais,
recobrimento de partículas, reações catalíticas, dentre outros. Isto se deve ao fato do
equipamento apresentar excelente contato fluido-partícula, o que fornece elevados
coeficientes de transferência de calor e massa e alta taxa de circulação de partículas. O
conhecimento da fluidodinâmica do equipamento é de suma importância para adaptar o leito a
novas aplicações, bem como para compreender algumas limitações deste equipamento.
Estudos de simulação por meio da técnica da fluidodinâmica computacional (CFD) mostraram
que esta metodologia tem um bom potencial para a melhor compreensão dos aspectos
fluidodinâmicos em diversos equipamentos. A utilização de um modelo multifásico, associada
à solução de equações provenientes dos balanços de massa e momento para cada uma das
fases, tem tido êxito para simulação fluidodinâmica de leitos móveis. Em trabalhos anteriores
foram realizadas simulações numéricas bidimensionais (2D) de um leito de jorro
convencional e com tubo draft utilizando o modelo Euleriano granular multifásico. Este
modelo trata as fases como contínuas e interpenetrantes, dando origem a uma fase granular
pseudo-fluida, que necessita da definição de algumas propriedades, tais como viscosidade
bulk e cisalhante da fase granular e pressão da fase granular, propriedades presentes na
equação de balanço de quantidade de movimento. Para definir estas propriedades, adota-se a
Teoria Cinética Granular, desenvolvida para fluxos granulares. Os resultados de perfis
fluidodinâmicos tiveram uma boa aproximação com os dados experimentais. No presente
trabalho procurou-se adaptar a modelagem em 2D, para uma abordagem em 3D aplicada ao
leito de jorro convencional e com tubo draft, considerando regime laminar. Posteriormente,
realizou-se um estudo considerando o regime turbulento pó meio da inserção do modelo de
turbulência k-ε disperso. Para tal, utilizaram-se os dados experimentais de LOURENÇO
(2006), para o leito de jorro convencional e os dados de VIEIRA NETO (2007) no caso do
leito de jorro com tubo draft. Os perfis simulados de fração volumétrica de sólidos, de
velocidade de sólidos foram obtidos, bem como a curva característica simulada para as duas
configurações do leito. A condição de jorro mínimo simulada foi identificada e auxiliou a
validação das simulações. O efeito da inserção da turbulência foi avaliado, comparando as
simulações com e sem a modelagem de turbulência, constatando-se que a inclusão desta
exerce certa influência sobre a fluidodinâmica do leito. Os resultados via CFD obtidos pela
simulação em 3D, para as duas configurações do leito de jorro, apresentaram boa
concordância com os dados experimentais e se mostraram mais precisos do que os resultados
das simulações 2D, realizadas em trabalhos anteriores.
Abstract
Palavras-chave
Leito de jorro, Tubo draft, Turbulência, CFD, 3D, Processo de leito de jorro
Citação
SANTOS, Kássia Graciele dos. Estudo da fluidodinâmica do leito de jorro por CFD com malhas tridimensionais. 2008. 128 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.