Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15049
metadata.dc.type: Tese
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo experimental e de simulação da fluidodinâmica e recobrimento em leito de jorro
metadata.dc.creator: Duarte, Claudio Roberto
metadata.dc.contributor.advisor1: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Murata, Valeria Viana
metadata.dc.contributor.referee1: Ataide, Carlos Henrique
metadata.dc.contributor.referee2: Santana, César Costapinto
metadata.dc.contributor.referee3: Freire, José Teixeira
metadata.dc.description.resumo: O leito de jorro tem sido usado, dentre outras aplicações, na secagem, granulação, polimerização catalítica, tratamento de resíduos e no revestimento de vários materiais. A justificativa desta aplicação é atribuída ao excelente contato fluido-partícula e às características de circulação dos sólidos. Apesar de sua extenso potencial de aplicação este equipamento, o mesmo possui algumas limitações, sendo portanto, necessário um melhor entendimento a cerca de seu comportamento fluidodinâmico. A literatura reporta vários estudos sobre a fluidodinâmica do leito de jorro, porém em geral, os trabalhos apresentam modelos matemáticos restritos a regiões específicas do leito e limitados à certas condições operacionais. Uma alternativa de estudo que tende a contornar este problema é a adoção de um modelo matemático multifásico que trate as fases como interpenetradamente contínuas e considere o balanço de momentum e massa para as fases envolvidas. O perfil fluidodinâmico característico do leito de jorro foi obtido neste trabalho através da técnica de fluidodinâmica computacional utilizando um modelo Euleriano granular multifásico. Os perfis fluidodinâmicos da partícula e do fluido, para diferentes configurações de leito e partículas, foram numericamente simulados e validados com dados experimentais. O modelo multifásico adotado, quando comparado com dados experimentais mostrou uma boa concordância para previsão de velocidade de partícula, velocidade do gás e velocidade de mínimo jorro. Através das simulações numéricas foi possível obter a curva característica de queda de pressão em função da vazão de ar de jorro. O leito de jorro com tubo draft foi simulado com diferentes configurações e foi possível identificar uma configuração adequada para o revestimento de sementes de soja. O revestimento de sementes de soja com bactérias e com micronutrientes favorece o crescimento vigoroso da planta, podendo dispensar o uso de fertilizantes amoniacais. O processo de inoculação consiste em adicionar às sementes de soja bactérias (bradyrhizobium) capazes de suprir a necessidade de nitrogênio dessa cultura. Neste trabalho, foi feita uma comparação da heterogeneidade do revestimento das sementes de soja promovido em leito de jorro e em máquinas tradicionalmente usadas no campo. A heterogeneidade foi medida através do índice de dispersão e o leito de jorro apresentou um revestimento mais homogêneo quando comparado com as máquinas aqui estudadas. A espessura ótima da camada de revestimento deve permitir as trocas gasosas fundamentais para a germinação e as condições ideais para a atividade das bactérias. Neste sentido, o conhecimento da cinética de crescimento da camada de revestimento é uma informação fundamental na inoculação de sementes de soja. Assim, neste trabalho foi feita a simulação numérica da variação temporal da distribuição de massa de sementes de soja revestidas em leito de jorro, utilizando um modelo de balanço populacional implementado em Maple V® Release 4. A validação do modelo foi feita através de dez experimentos de revestimentos de sementes de soja com inoculantes e micronutrientes, conduzidos em leito de jorro com spray no topo.
Abstract: The spouted bed technique has found application in many industrial processes such as drying of granular materials, blending of polymer chips, coating of tablets, and granulation of fertilizers and other materials. Although has an extensive application, the mechanisms of solids movement in spouted beds are still not completely understood. The knowledge of the solids flow pattern in spouted beds is of great interest in their design because the particle trajectories must meet the requirements of the process being carried out. The literature shows several studies on the fluid-dynamic of the spouted bed, however in general, the works present restricted models to specific regions of the bed and limited to operational conditions. There are a restrict number of works related to the fluid dynamic study of the spouted bed using a model Eulerian Multiphase. In this work, the Eulerian multiphase model, which treats gas and particle as interpenetrating continuum was used to different spouted bed configurations.The characteristic fluid-dynamic profiles of the spouted bed was obtained in this work. The technique of computational fluid-dynamic was used and the granular Eulerian model was adopted. The fluid-dynamic profiles of the particle and fluid, for different configurations of the bed were simulated and validated with experimental data. In this work the particle velocity, minimum spouting flow rate and characteristic fluid-dynamic curves of the spouted bed obtained with simulations shows a good agreement with experimental data. The spouted bed with a draft tube was simulated with different configurations and was possible identified the adequate configurations to recovering soybean seed. The covering of soybean seeds with bacteria and micronutrients enhances vigorous growth of the plant thereby avoiding use of ammoniacal fertilizers. In the spouted bed covering can be done by pulverization of the coater slurry on the soybean seeds using a pneumatic atomizer. In this work, was compared the coating heterogeneity of particle recovering in spouted bed and others equipaments useds in the farm. The heterogeneity was measured with the dispersion indice and the spouted bed shows a coating more homogeneous than other equipments studied. The optimum thickness of the cover allows the fundamental gaseous interchanges for germination and provides the ideal conditions for bacterium activity. A simulation of the mass distribution of seeds was obtained using a population balance model. The validation of population balance model was obtained using ten experiments of coating of soybean seeds in spouted bed.
Keywords: Modelagem multifásica
Fludidodinâmcia do leito de jorro
Modelo de balanço populacional
Inoculação
Leito de jorro
Recobrimento
Soja
Multiphase modeling
Spouted bed fluid-dynamic
Computational fluid dynamics
Population balance model
Inoculation
Spouted bed
Coating
Soybean seed
Processo de leito de jorro
Soja - Inoculação
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: DUARTE, Claudio Roberto. Estudo experimental e de simulação da fluidodinâmica e recobrimento em leito de jorro. 2006. 217 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15049
Issue Date: 28-Mar-2006
Appears in Collections:TESE - Engenharia Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
claudio.pdf5.7 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.