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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Análise de sensibilidade paramétrica na modelagem da secagem de fertilizantes em secador rotatório
Author: Silva, Marisa Gonçalves da
First Advisor: Murata, Valeria Viana
First coorientator: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First member of the Committee: Duarte, Claudio Roberto
Second member of the Committee: Vieira, Luiz Gustavo Martins
Third member of the Committee: Martins, Jader
Summary: 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.
Keywords: 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
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: 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.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15154
Date of defense: 29-Jun-2010
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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