Orientador: Osvaldir Pereira Taranto

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O escopo deste estudo foi avaliar o comportamento do bagaço de cana-de-açúcar quando separado em grupos de partículas em um leito fluidizado. Foram então realizadas simulações computacionais utilizando o software ANSYS Fluent® e ROCKY DEM® que modelaram os testes das separações com base nas...

Resumo: O escopo deste estudo foi avaliar o comportamento do bagaço de cana-de-açúcar quando separado em grupos de partículas em um leito fluidizado. Foram então realizadas simulações computacionais utilizando o software ANSYS Fluent® e ROCKY DEM® que modelaram os testes das separações com base nas teorias da fluidodinâmica computacional (CFD) e no método dos elementos discretos (DEM). As simulações permitiram a análise da separação variando-se diferentes velocidades do ar e o teor de umidade das partículas. Os melhores resultados foram obtidos quando foi utilizado na simulação características físicas do bagaço que o representassem como estando na umidade de equilíbrio, aproximadamente 7,5 % b. u., e o acoplamento CFD/DEM dito 2 Vias, ou seja, com a fase fluida interferindo no comportamento da fase sólida e vice-versa. Quando simulado o bagaço com características físicas que o classificavam como sendo úmido, em torno de 50% b. u., foi verificado que se tratava neste caso de um modelo ideal visto que a separação do bagaço úmido em condições atmosféricas normais de temperatura e pressão promove a secagem natural do material durante o processo de separação. Foi concluído que os modelos adotados foram bem satisfatórios, dependendo do grupo de partículas que se pretendia separar, sendo os resultados das simulações validados por meio da comparação com testes realizados em laboratório. Os experimentos de simulação se mostraram relevantes visto a possibilidade de expandir o uso dos modelos em simulações de outros processos que utilizam a fluidização do bagaço de cana-de-açúcar como a secagem, pirólise, gaseificação e outros, permitindo o estudo e desenvolvimento de equipamentos perto de uma configuração ideal, podendo economizar tempo e altos investimentos para tanto

Abstract: The scope of this study was to evaluate the sugarcane bagasse behavior when separated into groups of particles in a fluidized bed. Computational simulations were performed using the ANSYS Fluent® and ROCKY DEM® software, which modeled the separation tests based on Computational Fluid...

Abstract: The scope of this study was to evaluate the sugarcane bagasse behavior when separated into groups of particles in a fluidized bed. Computational simulations were performed using the ANSYS Fluent® and ROCKY DEM® software, which modeled the separation tests based on Computational Fluid Dynamics (CFD) and Discrete Elements Methods (DEM). The simulations allowed the analysis of the separation by varying different air velocities and the moisture content of the particles. The best results were obtained when physical characteristics of the bagasse at equilibrium moisture, approximately 7% moisture, w.b., and using the CFD/DEM coupling called 2-Way were simulated, i.e. with the fluid phase interfering on the solid behavior and vice versa. When it was simulated the bagasse with physical characteristics that allows classify it as being wet, around 50% w.b., it has been found that it was an ideal model since the separation of the wet bagasse under normal atmospheric conditions of temperature and pressure promotes the natural drying of the material during the separation process. It has been concluded that the adopted models were very satisfactory depending on the group of particles that were intended to be separated and the results of the simulations were validated through the comparison with laboratory tests. The simulation experiments were relevant considering the possibility of expanding the use of the models in simulations of other processes that use the fluidization of sugarcane bagasse such as drying, pyrolysis, gasification and others, allowing the study and development of equipment near an ideal configuration, saving time and high investments

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