Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21261
Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Estudo da dinâmica de partículas em tambores rotatórios empregando a abordagem numérica lagrangeana
Alternate title (s): Study of particles dynamics in rotatory drums applying the Lagrangean numerical approach
Author: Lima, Rondinelli Moulin
First Advisor: Duarte, Claudio Roberto
Second Counselor: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First member of the Committee: Neiro, Sergio Mauro da Silva
Second member of the Committee: Pivello, Márcio Ricardo
Third member of the Committee: Santos, Kássia Graciele dos
Summary: A compreensão do comportamento das partículas no interior do tambor rotatório é fundamental para o melhoramento de sua eficiência. Por permitir o monitoramento individual de cada partícula, a abordagem numérica Lagrangeana é uma excelente ferramenta no auxílio de estudos em sistemas particulados. Desta forma, esse trabalho teve como propósito determinar as combinações dos parâmetros numéricos da abordagem Lagrangeana que melhor conseguissem representar a dinâmica das partículas no interior de um tambor rotatório, para diferentes tipos de materiais em diferentes condições operacionais. Foram testadas e validadas metodologias experimentais para a determinação dos coeficientes de restituição, atrito estático e atrito de rolamento, nas interações partícula-partícula e partícula-parede. Os valores encontrados experimentalmente destes coeficientes foram aplicados no modelo para verificar se seriam representativos em um efeito bulk no tambor rotatório. Foi realizado também um processo de calibração para determinar a melhor combinação de parâmetros e compará-la com os resultados dos coeficientes experimentais. Os aparatos experimentais utilizados se apresentaram adequados para a medição de cada um dos coeficientes. Sendo que, o valor do coeficiente de restituição depende da espessura do material em que as partículas estão colidindo, enquanto para determinar o coeficiente de atrito estático de maneira correta é necessário a utilização das esferas agrupadas, para evitar o rolamento e garantir a medição correta do parâmetro. Os valores encontrados na calibração e os valores dos parâmetros medidos apresentaram uma boa concordância quando comparados com os dados experimentais e com a abordagem Euleriana reportados na literatura, para materiais de diferentes propriedades físicas em diferentes condições de operação. Eles também conseguiram descrever com sucesso os fenômenos de transição dos diferentes regimes de escoamento. Os valores encontrados no processo de calibração foram: 0,80 e 0,50 para o coeficiente de atrito estático, 0,03 e 0,06 para coeficiente de atrito de rolamento, partícula-partícula e partícula-parede respectivamente. Para os medidos experimentalmente os valores foram de 0,80 e 0,49 para o atrito estático partícula-partícula e partícula-parede e 0,011 e 0,054 para o atrito de rolamento partícula-partícula e partículaparede, respectivamente. Os resultados foram próximos, mostrando que o processo de calibração conseguiu preservar os significados físicos dos parâmetros.
Abstract: The understanding of the behavior of the particles inside the rotating drum is fundamental for the improvement of its efficiency. By allowing the individual monitoring of each particle, the Lagrangean numerical approach is an excellent tool to aid studies in particulate systems. Thus, the purpose of this work was to determine the combinations of the numerical parameters of the Lagrangean approach that best represent the dynamics of the particles inside a rotating drum for different types of materials under different operating conditions. Experimental methodologies for the determination of the coefficients of restitution, static friction and rolling friction were tested and validated for particle-particle and particle-wall interactions. The experimental values of these coefficients were applied in the model to verify if they would be representative in a bulk effect in the rotatory drum. A calibration process was also performed to determine the best combination of parameters and to compare it with the results of the experimental coefficients. The experimental apparatus used was suitable for the measurement of each of the coefficients. Since the value of the coefficient of restitution depends on the thickness of the material in which the particles are colliding, while in order to determine the coefficient of static friction correctly it is necessary to use the glued spheres to avoid rolling and to ensure correct measurement of the parameter. The values found in the calibration and the values of the measured parameters showed good agreement when compared with the experimental data and the Eulerian approach reported in the literature, for materials of different physical properties under different operating conditions. These were also able to successfully describe the transitional phenomena of different flow regimes. The values found in the calibration process were: 0.80 and 0.50 for the coefficient of static friction, 0.03 and 0.06 for the coefficient of rolling friction, particle-particle and particle-wall respectively, while for the measured experimentally were 0.80 and 0.49 for particle-particle and particle-wall static friction and 0.011 and 0.054 for particle-particle and particle-wall friction respectively. The results were close, showing that the calibration process was able to preserve the physical meanings of the parameters.
Keywords: parâmetros numéricos
numerical parameters
abordagem lagrangeana
lagrangean approach
dinâmica de partículas
particle dynamics
calibração
calibration
tambor rotatório
rotating drum
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: LIMA, Rondinelli Moulin. Estudo da dinâmica de partículas em tambores rotatórios empregando a abordagem numérica lagrangeana. 2017. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2017.
Document identifier: dx.doi.org/10.14393/ufu.di.2018.98
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/21261
Date of defense: 18-Jul-2017
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
EstudoDinâmicaPartículas.pdfDissertação4.95 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


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