Orientador : Florencia Cecilia Menegalli

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Cada uma das etapas de produção de combustíveis a partir de biomassa deve ser otimizada do ponto de vista energético, para que no ciclo completo exista uma real produção de energia, considerando todos os insumos energéticos. Neste sentido, foi construída uma montagem experimental para estudo...

Resumo: Cada uma das etapas de produção de combustíveis a partir de biomassa deve ser otimizada do ponto de vista energético, para que no ciclo completo exista uma real produção de energia, considerando todos os insumos energéticos. Neste sentido, foi construída uma montagem experimental para estudo da secagem do bagaço de cana obtido da produção de etanol a partir da cana-de-açúcar, em sistema pneumático. Além das medições de pressão estática e temperatura do gás, ao longo do duto de secagem, foi desenvolvido um dispositivo de amostragem de sólidos que permite avaliar o perfil de umidade do bagaço, o que geralmente nos estudos deste sistema de secagem somente era obtido indiretamente através de balanço de massa. Através da operação do sistema de secagem pneumática foram medidos os perfis de pressão estática, umidade do sólido e de temperatura do gás, para o escoamento da suspensão ao longo de um duto de 3 polegadas de diâmetro e 4 m de comprimento total. Foram utilizados nos experimentos bagaço de cana com umidade variando entre 0,94 e 4,04 kg água/ kg matéria seca. A faixa de vazões mássicas de bagaço situou-se entre 1,24 e 60,7 kg: de bagaço úmido/h e 100,01 à 172,10 kg ar úmido/h para o ar de transporte e secagem, cuja temperatura de entrada variou de 100 à 220ºC. Através do estudo da cinética da secagem, verificou-se a influência de diversos parâmetros como vazão de gás e sólidos, temperatura do ar de secagem e granulometria do material. O estudo da fluidodinâmica do sistema, através dos perfis de pressão estática e da medida da velocidade terminal das partícu1as, permitiu a obtenção de correlações para parâmetros importantes como o fator de atrito dos sólidos com as paredes do duto e coeficiente de arraste, incluindo um estudo detalhado forma e tamanho das partículas de bagaço e sua influência na dinâmica do escoamento. A secagem pneumática também foi abordada através das equações dos balanços de massa e energia térmica, cujos resultados possibilitaram a obtenção de uma correlação para Nusselt e Reynolds. Foram obtidos resultados que contribuem para o projeto e otimização de secadores pneumáticos e uma melhor avaliação de sua performance e consumo energético

Abstract: Each stage of the fuel production cicle since biomass will be optimized from an energetic view point to assure a net production. An experimental continuous pneumatic drier was constructed to study the drying behavior of sugar cane bagasse from ethanol or sugar cane industry. Besides the...

Abstract: Each stage of the fuel production cicle since biomass will be optimized from an energetic view point to assure a net production. An experimental continuous pneumatic drier was constructed to study the drying behavior of sugar cane bagasse from ethanol or sugar cane industry. Besides the measurement of static pressure and gas temperature along drying tube, a solid sample apparatus was developed, which makes possible to evaluate the solid moisture profile, what generally was obtained indirectily by mass balance in other works on this theme. The static pressure, solid moisture content and air temperature profiles for the suspension flow, were measured with the operation of the pneumatic drying system, along the drying tube with 3 inches of diameter and 4 m of total length. Experiences were realized with sugar cane bagasse with water content varying between 0,94 and 4,04 dry basis. The range of bagasse mass flow rate varied between 1,24 and 60,7 kg/h and 100,01 to 172,10 kg/h for air mass flow rate used to transport and drying, wich entrance temperature varied of 100 to 220ºC. The influence of different parameters as well as air and solids mass flow rate, air drying temperature and particle shape and size distribution were investigated with the aim of the study on drying kinetics. The study of fluidynamics of the system, with the static pressure profille and particles free settling velocities, was possible to obtain correlations for important parameters as well as solid-wall friction factor, drag coefficient including a detailed study of particle shape and size of bagasse and its effects on dynamics of flow. The pneumatic drying was also investigated by a mathematical analysis of thermal energy and material balance equations, whose results made it possible to obtain a Nusselt.- Reynolds correlation. The results obtained contribute to the project and optimization of pneumatic dryers and better evaluation of its performance and energy consumption