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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37187| Título: | Validação experimental de modelo semiempírico para a operação de um leito fluidizado circulante |
| Título(s) alternativo(s): | Experimental validation of a semi-empirical model for the operation of a circulating fluidized bed |
| Autor(es): | Silva, Matheus Oliveira da Guse, Rai |
| Orientador(es): | Behainne, Jhon Jairo Ramirez |
| Palavras-chave: | Fluidização Escoamento Sólidos Fluidization Runoff Solids |
| Data do documento: | 10-Out-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | SILVA, Matheus Oliveira da; GUSE, Rai. Validação experimental de modelo semiempírico para a operação de um leito fluidizado circulante. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica), Universidade Tecnológica do Paraná, Ponta Grossa, 2024. |
| Resumo: | Este trabalho de conclusão de curso teve o propósito de verificar, dentro de uma margem aceitável de desvio, a aplicabilidade de um modelo matemático semiempírico da literatura que descreve o comportamento experimental de parâmetros fluidodinâmicos de um sistema de leito fluidizado circulante (LFC) de laboratório. A motivação deste estudo fundamenta-se na pouca documentação existente sobre comparações de modelos semiempíricos específicos aplicadas em configurações geométricas diferentes de sistemas de LFC. Para proceder à validação do modelo escolhido, testes experimentais com repetições foram realizados em uma unidade de fluidização rápida a frio, operada com válvula loop-seal para recircular os sólidos. Os parâmetros fluidodinâmicos avaliados foram o perfil axial de pressão estática e as quedas de pressão nos principais componentes do sistema, em função da velocidade de fluidização na coluna riser e a vazão da aeração na válvula loop-seal. As mesmas condições testadas experimentalmente foram inseridas como variáveis de entrada no modelo matemático escolhido, com o qual foram realizadas simulações numéricas utilizando o software Engineering Equation Solver (EES) [marca registrada], versão acadêmica. Os resultados obtidos nas simulações mostraram que, no geral, há boa concordância com os registros experimentais, sugerindo que o modelo escolhido é útil para prever parâmetros fluidodinâmicos com aproximação aceitável na faixa de velocidade de fluidização de 3,4 a 3,8 m/s, e vazão de aeração na válvula loop-seal variando de 3,4 para 3,8 sL/min. No entanto, para melhorar as predições, torna-se necessário realizar ajustes ao modelo, principalmente no que se refere à inclusão dos efeitos produzidos pelo atrito e aceleração dos sólidos, a fim de poder descrever melhor o comportamento nas zonas do sistema com maior densidade de leito de partículas, como por exemplo, na base do riser e nas câmaras de alimentação e de reciclagem da válvula loop-seal. Este estudo poderá ajudar a nortear as estimativas de parâmetros operacionais do sistema de LFC já existente no Laboratório de Processo Termoquímicos da UTFPR/Ponta Grossa. |
| Abstract: | This work verified, within an acceptable margin of deviation, the applicability of a semiempirical mathematical model from the literature that describes the experimental behavior of hydrodynamics parameters of a laboratory circulating fluidized bed (CFB) system. The motivation for this study was based on the scarce documentation regarding comparisons of specific semi-empirical models applied in different geometric configurations of LFC systems. Experimental tests with repetitions were carried out at room conditions in a fast fluidization unit with a loop-seal valve to recirculate the solids in order to validate the chosen model. The hydrodynamics parameters assessed were the axial static pressure profile and the pressure drops in the system's main components, as a function of the fluidizing gas velocity in the riser column and the aeration flow rate applied in the loop-seal valve. The same experimentally tested conditions were set as input variables in the chosen mathematical model, from which numerical simulations were carried out using the Engineering Equation Solver (EES) [trade mark] software, academic version. The results obtained in the simulations showed that, in general, there is good agreement with the experimental data, suggesting that the chosen model can be useful for predicting hydrodynamics parameters with an acceptable approximation for the fluidization velocity range from 3.4 to 3.8 m/s, and aeration flow rate in the loop-seal valve varying from 3.4 to 3.8 sL/min. However, to improve predictions, it is necessary to make adjustments to the model, mainly about the inclusion of the effects produced by friction and acceleration of solids, to better describe the behavior in zones of the system with greater bed particle density, such as the riser bottom and both chambers of the loop-seal valve. This study could help guide the estimates of operational parameters of the LFC system already existing in the Thermochemical Process Laboratory at UTFPR/Ponta Grossa. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37187 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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