Simulação Hidrodinâmica de um Gaseificador de Leito Fluidizado Borbulhante

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: SANT'ANNA, Mikele Cândida Souza de
• Orientador(a): LUCENA, Sergio
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Pernambuco
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Fluidização; Regime Borbulhante; Hidrodinâmico.; CFD; Fluidization; Bubbling Regime; Hydrodynamics
• Link de acesso: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/16175

O presente trabalho trata da simulação numérica de um gaseificador de leito fluidizado borbulhante fazendo uso da CFD para o sistema composto por gás-biomassa-areia. Inicialmente, simulou-se os sistemas gás-areia e gás-biomassa. O modelo computacional empregado foi validado empregando-se os resultados experimentais de Taghipuor et al. (2005).A seguir, foi realizado um planejamento fatorial 23, onde se variou a massa específica e o diâmetro da partícula e o percentual de biomassa na fase sólida. Para realizar as simulações foram utilizados os softwares ANSYS CFX 15.0 e ANSYS FLUENT 15.0, adotando-se a abordagem euleriana, com a Teoria Cinética de Escoamento Granular. As seguintes velocidades superficiais do gás foram testadas: 0,03, 0,1, 0,38 0,46 e 0,51 m.s-1. Para o sistema gás-areia, o leito permaneceu fixo nas velocidades de 0,03 e 0,10 m.s-1. Aos 2,50 s de simulação transiente, o leito encontrava-se fluidizado para as velocidades maiores ou iguais a 0,38 m.s-1 e assim permaneceu alcançando um estado pseudo-estacionário. No sistema gás-biomassa, o leito manteve-se fixo apenas na velocidade de 0,03 m.s-1. Dois sistemas foram testados com três componentes (gás-areia-biomassa) diferenciando-se entre si pelos tamanhos das partículas de areia e biomassa. Para grandes diferenças entre estes tamanhos, o sistema apresentou segregação durante a fluidização. No sistema com menor diferença nestes tamanhos, a fluidização ocorreu mais facilmente, uma vez que os efeitos de segregação foram atenuados. Foram obtidos perfis de fração volumétrica do gás, areia e biomassa para as 17 condições do planejamento fatorial, bem como um modelo que prediz a expansão do leito em sistemas fluidizados. O ensaio que apresentou maior altura final do leito (0,50 m), mantendo-se em regime borbulhante, foi aquele com 15% de partículas de biomassa com 375 m de diâmetro e 85% de areia, sendo, portanto, uma condição ótima para a fluidização.