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Estudo da fluidodinâmica do leito de jorro por CFD com malhas tridimensionais

by dos Santos, Kássia Graciele

Abstract (Summary)
O leito de jorro tem sido estudado em diversas aplicações, tais como secagem de materiais,recobrimento de partículas, reações catalíticas, dentre outros. Isto se deve ao fato doequipamento apresentar excelente contato fluido-partícula, o que fornece elevadoscoeficientes de transferência de calor e massa e alta taxa de circulação de partículas. Oconhecimento da fluidodinâmica do equipamento é de suma importância para adaptar o leito anovas aplicações, bem como para compreender algumas limitações deste equipamento.Estudos de simulação por meio da técnica da fluidodinâmica computacional (CFD) mostraramque esta metodologia tem um bom potencial para a melhor compreensão dos aspectosfluidodinâmicos em diversos equipamentos. A utilização de um modelo multifásico, associadaà solução de equações provenientes dos balanços de massa e momento para cada uma dasfases, tem tido êxito para simulação fluidodinâmica de leitos móveis. Em trabalhos anterioresforam realizadas simulações numéricas bidimensionais (2D) de um leito de jorroconvencional e com tubo draft utilizando o modelo Euleriano granular multifásico. Estemodelo trata as fases como contínuas e interpenetrantes, dando origem a uma fase granularpseudo-fluida, que necessita da definição de algumas propriedades, tais como viscosidadebulk e cisalhante da fase granular e pressão da fase granular, propriedades presentes naequação de balanço de quantidade de movimento. Para definir estas propriedades, adota-se aTeoria Cinética Granular, desenvolvida para fluxos granulares. Os resultados de perfisfluidodinâmicos tiveram uma boa aproximação com os dados experimentais. No presentetrabalho procurou-se adaptar a modelagem em 2D, para uma abordagem em 3D aplicada aoleito de jorro convencional e com tubo draft, considerando regime laminar. Posteriormente,realizou-se um estudo considerando o regime turbulento pó meio da inserção do modelo deturbulência k-amp;#949; disperso. Para tal, utilizaram-se os dados experimentais de LOURENÇO(2006), para o leito de jorro convencional e os dados de VIEIRA NETO (2007) no caso doleito de jorro com tubo draft. Os perfis simulados de fração volumétrica de sólidos, develocidade de sólidos foram obtidos, bem como a curva característica simulada para as duasconfigurações do leito. A condição de jorro mínimo simulada foi identificada e auxiliou avalidação das simulações. O efeito da inserção da turbulência foi avaliado, comparando assimulações com e sem a modelagem de turbulência, constatando-se que a inclusão destaexerce certa influência sobre a fluidodinâmica do leito. Os resultados via CFD obtidos pelasimulação em 3D, para as duas configurações do leito de jorro, apresentaram boaconcordância com os dados experimentais e se mostraram mais precisos do que os resultadosdas simulações 2D, realizadas em trabalhos anteriores.
Bibliographical Information:

Advisor:João Jorge Ribeiro Damasceno; Marcos Antonio de Souza Barrozo; Valeria Viana Murata; Claudio Roberto Duarte; Fábio Bentes Freire

School:Universidade Federal de Uberlândia

School Location:Brazil

Source Type:Master's Thesis

Keywords:leito de jorro tubo draft turbulência cfd 3d engenharia quimica processo

ISBN:

Date of Publication:02/15/2008

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