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Estudo da fluidodinâmica e da secagem de um secador rotatório da indústria de fertilizantes

by Fernandes, Nilson José

Abstract (Summary)
O dimensionamento, modelagem e simulação de secadores rotatórios constituem em umgrande desafio. A secagem envolve transferências de calor e massa, e processos fluidodinâmicosdas mais diferentes formas. A maior parte dos projetos de secadores é feita por empirismo, combase na experiência de engenheiros e ?scale-up? de protótipos. O objetivo do trabalho foianalisar os equacionamentos, modelagens e propostas de projetos de secagem encontrados naliteratura para secadores rotatórios utilizando-se para esta análise dados experimentais obtidoscom a secagem de fertilizantes granulados (GTSP) em um secador rotatório concorrenteindustrial convencional (3 m de diâmetro x 30 m de comprimento). Com os dados operacionaiscoletados (variáveis de processo) e os resultados obtidos, é feita uma análise das propostas deprojetos de secadores rotatórios e modelagens de secagem avaliadas em outros trabalhos destamesma natureza (ARRUDA, 2008 e CRISTO, 2004), além de identificar parâmetros de prediçãode tempo de residência, coeficientes de trocas térmicas e informações fluidodinâmicas. Diante ofato dos testes experimentais serem realizados num equipamento industrial, houve limitaçõesquanto a variação de parâmetros. As dimensões do equipamento são fixas (unidade industrial) eoutros parâmetros são variáveis que garantem a qualidade e produtividade da unidade industrial,ficando, portanto, a rotação do equipamento como um parâmetro possível de ser analisado, umavez que excepcionalmente no equipamento onde foram realizados os testes, há um inversor defreqüência que possibilita, dentro das limitações estruturais do equipamento, uma variação de 20% da rotação nominal do mesmo. Os testes foram realizados com rotações do secador de 3,5 e4,2 rpm. Os resultados obtidos quanto ao comportamento fluidodinâmico do material no interiordo secador apresentaram boa concordância com as modelagens apresentadas na literatura. Para adeterminação da distribuição de carga nos suspensores e o comportamento do cascateamento dematerial no interior do secador (tempo, altura e ângulo médio de queda) a metodologia REVOLet al. (2001) apresentou informações bastante consistentes de predição com a utilização docoeficiente de fricção determinado experimentalmente de 0,746 para o GTSP. Na determinaçãodo tempo de residência a equação que melhor se ajustou aos resultados experimentais é aequação de FRIEDMAN e MARSHALL (1949) com parâmetros estimados por ARRUDA(2008). Os resultados obtidos para os balanços de massa e energia foram bastante consistentes eevidenciaram uma situação bastante pertinente em considerações de projeto que trata-se daspremissas de entradas de ar falso. Na determinação dos coeficientes globais de transferência deenergia, ponderando-se a redução de temperatura dos gases no início do secador provocada pelasentradas de ar falso, a equação que melhor previu este parâmetro é a apresentada por MILLER etal. (1942). A modelagem proposta por ARRUDA (2008) apresentou desvios significativos comos resultados experimentais; possivelmente provocados por imprecisões de medidas, premissasde ar falso (perdas) e/ou possíveis diferenças no comportamento dos materiais utilizados nosensaios de ARRUDA (2008) e os utilizados nos experimentos. A aplicação da Metodologia I(VAN?T LAND, 1991) apresentou inconsistências de projeto em contraponto à abordagem deentradas de ar falso citada anteriormente. A metodologia II (NONHEBEL e MOSS, 1971) nãopresume o conhecimento da curva de secagem do material. Utilizou-se, portanto, resultadosobtidos em ARRUDA (2008). Da mesma maneira que para a Metodologia I verifica-seinconsistências de projeto, no entanto, os perfis dos coeficientes de transferência de calor emassa traçados com os resultados obtidos em ARRUDA (2008) apresentam comportamento comtendências esperadas fisicamente.
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Bibliographical Information:

Advisor:Carlos Henrique Ataide; Luiz Gustavo Martins Vieira; Roberto Mattioli Silva; Marcos Antonio de Souza Barrozo

School:Universidade Federal de Uberlândia

School Location:Brazil

Source Type:Master's Thesis

Keywords:Secagem Secador rotatório ENGENHARIA QUIMICA

ISBN:

Date of Publication:01/18/2008

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