Publicação: Simulação do recobrimento de partículas em leito de jorro usando modelos de balanço populacional
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Coorientador
Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Resumo
Um modelo dinâmico simplificado baseado em balanços populacionais é utilizado para calcular a
função densidade populacional do processo de recobrimento de partículas em leito de jorro
cônico-cilíndrico com tubo draft e atomização no topo, considerando o termo de crescimento da
camada de revestimento independente do tamanho da partícula. O modelo considera o leito
composto por dois domínios de mistura perfeita de tamanhos constantes, onde ocorrem
respectivamente o recobrimento e a secagem das partículas, com recirculação entre eles. O
modelo é adimensionalizado de modo que a variável independente relativa ao peso do
revestimento é igual ao tempo de residência adimensional no domínio de recobrimento. Deste
modo, as funções de distribuição podem ser tratadas como Distribuições de Tempo de Residência
definidas para cada domínio. O modelo é formado por equações diferenciais parciais
hiperbólicas, sendo resolvido analiticamente por transformadas de Laplace e pelo Método dos
Momentos. Os parâmetros do modelo que definem as dimensões das regiões de recobrimento e
de secagem, o perfil de porosidade na região da fonte e a taxa de recirculação de partículas são
estimados através de relações geométricas e de simulações usando fluidodinâmica
computacional. As curvas de distribuição de freqüência experimentais relativas ao recobrimento
de sementes de soja com uma mistura recobridora que contém inoculantes e micronutrientes, para
diferentes condições operacionais e no tempo final de operação, foram comparadas com as
simuladas pelo modelo, apresentando um bom ajuste. Os valores dos momentos, das médias e dos
desvios padrão, calculados analiticamente, são apresentados para os vários casos simulados,
permitindo avaliar a uniformidade do revestimento. A representação dos perfis simulados por
distribuições normais não se mostrou adequada nas condições analisadas. Os efeitos da vazão da
suspensão de mistura de recobrimento e do tamanho do domínio de recobrimento sobre as
distribuições são analisados, permitindo identificar condições operacionais que possibilitem
maior uniformidade do revestimento.
Abstract
A dynamic simplified model based on population balances is used to calculate the population
density function of a particles coating process in a spouted bed with a draft tube, considering an
independent size growing. The model considers the bed composed by two constant size domains
of perfect mixture, where occurs coating and drying of particles, with circulation among them.
The model is made dimensionless, so that the independent variable related to the coating mass is
equal to the dimensionless residence time in the coating domain. This way, the distribution
functions can be treated as residence time distributions, defined for each domain. The model is
formed by hyperbolic partial differential equations, being analytically solved by Laplace
transform and Moments Method. The model parameters that define the coating and drying
domains, the porosity profile at the fountain and the particles circulation rate are obtained through
geometric relationships and CFD simulations. The experimental frequency distribution curves
related to the soybean seeds coating with inoculant and micronutrients, for different operational
conditions and at the final operation time were compared with the simulated ones by the model,
showing a good agreement. The values of moments, averages and standard deviations,
analytically calculated, are presented for the several simulated cases, allowing the evaluation of
the coating uniformity. The representation by normal distributions was not appropriated at the
simulated conditions. The effects of the coating suspension flow rate and of the coating domain
size over the distributions are analyzed, allowing the identification of operational conditions
which make possible larger coating uniformity.
Palavras-chave
Leito de jorro, Recobrimento, Balanço populacional, Soja, Modelo de mistura perfeita, Revestimento, Spouted bed, Coating, Population balance, Soybean, Perfect mixture model, Processo de leito de jorro
Citação
SILVA, Danylo de Oliveira. Simulação do recobrimento de partículas em leito de jorro usando modelos de balanço populacional. 2006. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2006.