Identificação e monitoramento de regimes de escoamento em leito de jorro

Lourenço, Reimar de Oliveira

Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15145

Document type:	Dissertação
Access type:	Acesso Aberto
Title:	Identificação e monitoramento de regimes de escoamento em leito de jorro
Author:	Lourenço, Reimar de Oliveira
First Advisor:	Henrique, Humberto Molinar
First coorientator:	Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First member of the Committee:	Ataide, Carlos Henrique
Second member of the Committee:	Moris, Virgínia Aparecida da Silva
Summary:	O leito de jorro vem sendo intensivamente estudado, tendo em vista o seu potencial de aplicação em diversos processos e operações. A identificação e caracterização prévia de regimes de escoamento em leito de jorro têm sido reportadas na literatura, predominantemente baseados em observações visuais. Contudo, o reconhecimento desses regimes por observação visual, não é usual ou mesmo possível para equipamentos em escala industrial. Logo, esse trabalho teve por objetivo a construção de uma unidade experimental de leito de jorro monitorada por um sistema de aquisição de dados de pressão estática "on-line", buscando a identificação de seus regimes fluidodinâmicos. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com simulações numéricas, utilizando-se uma técnica de fluidodinâmica computacional (CFD). Nesse trabalho foram utilizadas sementes de soja e algodão. O leito de jorro utilizado foi confeccionado em aço inoxidável com as seguintes dimensões: H = 85 cm, Dc = 21 cm, Di = 3.5 cm e θ = 60°. As flutuações de queda de pressão no leito foram medidas em tempo real pelo software LabVIEW® 7.1. Foi utilizada uma freqüência de amostragem de 100 Hz para todos os experimentos. A análise dos gráficos de flutuação de pressão em função do tempo, não mostrou ser um método apropriado para identificação de regimes em leito de jorro. Por outro lado, o uso da técnica de FFT (Fast Fourier Transform), sobre os sinais de queda de pressão resultou em espectros de potência. Baseado nesses espectros de potência foi possível propor um critério efetivo de identificação. O uso desses critérios possibilitou a identificação clara de todos os regimes de escoamento no leito: fixo, transição, jorro estável. Os resultados experimentais foram comparados com simulações numéricas obtidas através da técnica de CFD (Computational Fluid Dinamics), com o uso do software comercial FLUENT® 6.1.18. Os perfis de porosidade do leito e a curva característica do leito de jorro foram calculados usando-se o modelo Euleriano multifásico. A comparação dos dados simulados frente aos experimentais mostrou uma boa concordância.
Abstract:	Spouted bed has been studied intensively because of its potential of application in several processes. Identification and characterization of flow regimes in spouted bed based on visual observation have been reported in literature. However, the characterization of flow regimes based on visual observation is not either usual or possible in industrial equipments. Therefore, the aim this thesis is to design an experimental apparatus dotted a data acquisition system in order to identify the flow regime of the spouted bed. The experimental data obtained from the experimental apparatus were compared with data obtained from simulation studies by using a computational fluid dynamic technique (CFD). Soybean and cotton seeds were used in this study. The spouted bed was build in stainless steel with the following dimensions: H = 85 cm, Dc = 21 cm, Di = 3.5 cm e θ = 60°. The pressure drop fluctuations in the bed were acquired on line by using the LabVIEW® 7.1 software. A 100 Hz sampling frequency was used in all runs. Graphical analysis of the pressure fluctuations versus time showed to be not appropriate for identification of the flow regimes. On the other hand, the use of the fast Fourier transform technique (FFT) over the pressure drop signals yielded a power spectrum. Based on this power spectrum it was possible to propose an effective identification criterion. By using this criterion it was possible to identify clearly all flow regimes in the bed: fixed, transition and spouting. Simulation results used for comparison with experimental data were obtained by using the commercial package FLUENT® 6.1.18. The porosity profiles and the characteristic curve of the spouted bed were calculated by using an Eulerian multiphase model. The comparisons showed a very good agreement between experimental and simulation results.
Keywords:	Leito de jorro Monitoramento de regimes Espectro de potência Flutuação de pressão Fluidodinâmica computacional Spouted bed Pressure fluctuation Computational fluid dynamics Processos de leito de jorro
Area (s) of CNPq:	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language:	por
Country:	BR
Publisher:	Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym:	UFU
Department:	Engenharias
Program:	Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote:	LOURENÇO, Reimar de Oliveira. Identificação e monitoramento de regimes de escoamento em leito de jorro. 2006. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.
URI:	https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15145
Date of defense:	24-Feb-2006
Appears in Collections:	DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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