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Título: Proposta de metodologia para simulação dinâmica do processo de gaseificação contracorrente utilizando softwares livres
Título(s) alternativo(s): Proposal of a methodology for the dynamic simulation of the countercurrent gasification process using opensource softwares
Autor(es): Vitturi, Paulo Henrique
Orientador(es): Bezerra, Felipi Luiz De Assunção
Palavras-chave: Gás - Aplicações
Método dos elementos discretos
Método de volume finito
Gas appliances
Discrete element method
Finite volume method
Data do documento: 18-Fev-2025
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Londrina
Citação: VITTURI, Paulo Henrique. Proposta de metodologia para simulação dinâmica do processo de gaseificação contracorrente utilizando softwares livres. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2025.
Resumo: O processo de gaseificação, cuja aplicação teve início no final do século XVII, tem sido continuamente estudado e desenvolvido até os dias de hoje. Apesar dos grandes avanços, a complexidade inerente ao processo faz com que ele ainda seja amplamente estudado, sendo atualmente o principal foco de interesse, sua utilização para produção de energia verde, utilizando resíduos sólidos como matéria prima, como possível solução para a gestão de resíduos. Diante da necessidade de estudar e otimizar o processo, este trabalho propõe uma metodologia para simular a gaseificação em um reator contracorrente, além da simulação dinâmica da queda das partículas na alimentação do reator. A metodologia sugerida utiliza o método dos elementos discretos (DEM) para descrever os sólidos, e o método dos volumes finitos (FVM) para descrever os gases, também são descritas as equações para o balanço de energia, momento e massa, as reações e cinética química. Para a simulação da alimentação das partículas de matéria prima no reator e sua queda, o software Blender foi utilizado para a visualização gráfica, juntamente com um código em python integrado no software. Os resultados obtidos na simulação foram satisfatórios, se mostrando promissora para ser uma ferramenta útil para a indústria e academia para a análise e otimização do processo, e deixando espaço para trabalhos futuros ou novos trabalhos.
Abstract: The gasification process, whose application began in the late 17th century, has been continuously studied and developed to this day. Despite significant advances, the inherent complexity of the process means that it remains widely researched, with its primary current focus being its use for green energy production by utilizing solid waste as a raw material, offering a potential solution for waste management. Given the need to study and optimize the process, this work proposes a methodology to simulate gasification in a countercurrent reactor, as well as the dynamic simulation of particle descent during reactor feeding. The proposed methodology employs the discrete element method (DEM) to describe solids and the finite volume method (FVM) to describe gases. Additionally, equations for energy, momentum, and mass balance, as well as reaction kinetics and chemistry, are presented. To simulate the feeding and descent of raw material particles in the reactor, the Blender software was used for graphical visualization, along with a Python script integrated into the software. The simulation results were satisfactory, demonstrating the approach’s potential as a valuable tool for both industry and academia in process analysis and optimization, while also leaving room for future research or new studies.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/36242
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