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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48456| ORCID: | http://orcid.org/0009-0000-1376-2862 |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| Título: | Estudo da utilização de ciclones para separação de particulados do fluxo de syngas em um reator de gaseificação |
| Título (s) alternativo (s): | Study of the use of cyclones for particulate separation matter from the syngas stream in a gasification reactor |
| Autor: | Scarafiz, Guilherme |
| Primer orientador: | Borges, Valério Luiz |
| Primer coorientador: | Lima, Euclides Antônio Pereira de |
| Primer miembro de la banca: | Carvalho, Solidônio Rodrigues de |
| Segundo miembro de la banca: | Medronho, Ricardo de Andrade |
| Resumen: | Neste trabalho foi estudado o desempenho de um sistema de limpeza de gás de síntese aplicado em um reator de gaseificação, com foco na eficiência de remoção de material particulado por meio de ciclones. Para comparação entre modelos teóricos de predição de eficiência e resultados experimentais foi construída uma bancada, composta por um ciclone protótipo, soprador e sistema de alimentação de partículas, na qual foram realizados ensaios experimentais com partículas de óxido de ferro e areia, considerando suas respectivas distribuições granulométricas. Os resultados experimentais obtidos foram utilizados para comparação com os modelos de coleta propostos por Lapple, Barth, Leith & Licht e Dietz, permitindo analisar a concordância desses modelos com os resultados experimentais. Observou-se que os modelos apresentam diferenças significativas entre si, destacando a importância da validação experimental. Dentre os modelos analisados, o modelo de Leith e Licht apresentou a melhor concordância com os resultados experimentais, tanto para partículas mais finas quanto para partículas mais grossas. Foi desenvolvido um software de dimensionamento e otimização, capaz de avaliar um grande número de geometrias e selecionar configurações de ciclones com melhores desempenho, considerando simultaneamente múltiplos modelos de eficiência e a perda de carga associada. O ciclone selecionado apresentou a eficiência de 80,05% pelo modelo de Leith e Licht. A aplicação de ciclones em série foi analisada como estratégia para o aumento da eficiência de remoção de partículas, considerando a alimentação do ciclone posterior com o material não coletado no ciclone anterior. A associação de dois ciclones em série elevou a eficiência global de coleta para 91,04%, enquanto o arranjo com quatro ciclones em série atingiu 96,67%. Configurações com cinco ou mais ciclones não foram consideradas viáveis devido às limitações de espaço interno do reator. Dessa forma, o arranjo com quatro ciclones em série foi definido como a solução mais adequada, conciliando elevada eficiência de coleta e viabilidade construtiva. |
| Abstract: | This study investigated the performance of a syngas cleaning system applied to a gasification reactor, with a focus on the efficiency of particulate matter removal using cyclones. To compare theoretical efficiency prediction models with experimental results, a test bench was built consisting of a prototype cyclone, a blower, and a particle feeding system. Experimental tests were conducted using iron oxide and sand particles with their respective particle size distributions. The experimental results were compared with the classical collection efficiency models proposed by Lapple, Barth, Leith & Licht, and Dietz, allowing the level of agreement between theoretical predictions and experimental data to be assessed. The analysis showed that the models present significant differences among themselves, highlighting the importance of experimental validation. Among the evaluated models, the Leith and Licht model exhibited the best agreement with the experimental results, both for finer and coarser particles. A sizing and optimization software was developed to evaluate a large number of cyclone geometries and to select configurations with improved performance, considering simultaneously multiple efficiency models and the associated pressure drop. The selected cyclone presented a collection efficiency of 80.05% according to the Leith and Licht model. The application of cyclones operating in series was investigated as a strategy to enhance particle removal efficiency, with each subsequent cyclone fed by the material not collected in the previous stage. The use of two cyclones in series increased the overall collection efficiency to 91.04%, while an arrangement with four cyclones in series reached 96.67%. Configurations with five or more cyclones were not considered feasible due to limitations of the reactor internal space. Therefore, the four-cyclone series arrangement was defined as the most suitable solution, combining high collection efficiency with constructive feasibility. |
| Palabras clave: | Ciclones Cyclones Gaseificação Gasification Syngas Syngas Material particulado Particulate matter |
| Área (s) del CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::DINAMICA DOS GASES |
| Tema: | Engenharia mecânica Gás - Aparelhos produtores |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
| Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
| Cita: | SCARAFIZ, Guilherme. Estudo da utilização de ciclones para separação de particulados do fluxo de syngas em um reator de gaseificação. 2026. 130 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.147. |
| Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2026.147 |
| URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/48456 |
| Fecha de defensa: | 3-feb-2026 |
| Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS): | ODS::ODS 7. Energia limpa e acessível - Garantir acesso à energia barata, confiável, sustentável e renovável para todos. |
| Aparece en las colecciones: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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