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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4757| Título: | Estudo da influência do modo de aeração de uma válvula loop-seal na operação de um leito fluidizado circulante |
| Título(s) alternativo(s): | Influence study of the aeration mode of a loop-seal valve on the operation of a circulating fluidized bed |
| Autor(es): | Oliveira, Fernanda de |
| Orientador(es): | Behainne, Jhon Jairo Ramirez |
| Palavras-chave: | Válvulas Fluidização Escoamento multifásico Gás - Escoamento Valves Fluidization Multiphase flow Gas flow |
| Data do documento: | 12-Set-2019 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | OLIVEIRA, Fernanda de. Estudo da influência do modo de aeração de uma válvula loop-seal na operação de um leito fluidizado circulante. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019. |
| Resumo: | A caracterização da fluidodinâmica no interior de sistemas de leito fluidizado circulante (LFC), seja para a melhoria no rendimento dos processos atuais, ou para o desenvolvimento de novas aplicações, tem siso objeto de estudo de pesquisadores. Em especial, esforços têm sido dedicados ao estudo dos dispositivos de reciclagem dos sólidos utilizados nestes sistemas, devido à sua forte influência sobre a intensidade do trânsito das partículas e na distribuição do inventário do leito ao longo do circuito de fluidização. Assim, tendo em vista a necessidade de aprofundar o conhecimento operacional destes dispositivos, analisou-se no presente estudo o efeito promovido pelo modo de aeração de uma válvula loop-seal do tipo U sobre o comportamento de variáveis operacionais de uma unidade de LFC. Para isso, testes experimentais na temperatura ambiente foram realizados em um equipamento de LFC construído em escala de laboratório, utilizando aeração vertical nos modos mono e bicâmara na base da válvula de reciclagem dos sólidos. Fixando-se a velocidade de fluidização no riser e o tamanho médio das partículas do leito (areia quartzosa), verificou-se a influência dos modos de aeração acima escritos sobre o perfil de pressão estática, a distribuição do inventário de leito e a taxa de circulação dos sólidos transportados pelo circuito de fluidização em função do modo e da taxa de injeção de ar aplicada nas câmeras de alimentação e de reciclagem da válvula loop-seal. O tratamento dos dados incluiu uma análise de variância (ANOVA), a fim de verificar a significância dos efeitos ocasionados pelos modos de aeração utilizados na válvula loop-seal nas condições experimentais testadas. Sob operação nos diferentes modos de aeração analisados, os resultados indicaram taxas crescentes de circulação dos sólidos na faixa de 15 kg/m².s a 46 kg/m2.s, quando o número de fluidização na válvula loop-seal variou de 1,4 a 2,5. Observou-se que o modo de aeração não afetou o valor médio do GS ao nível de confiança de 95%. No entanto, foram identificadas diferenças significativas na queda de pressão nos componentes riser, standpipe/câmara de alimentação e câmara de reciclagem em relação ao modo de aeração usado. Nesse sentido, com o aumento da taxa de aeração, os dois primeiros componentes acima descritos experimentaram um aumento na queda de pressão, enquanto que, no terceiro, houve uma diminuição devido ao acréscimo na porosidade do leito no local. O ciclone não sofreu variação significativa na queda de pressão em qualquer modo e taxa de aeração, sugerindo a não dependência deste em relação à taxa de circulação de sólidos promovida no sistema de LFC. |
| Abstract: | The study of the hydrodynamics behavior inside CFB units either to improve the performance of current processes or to develop new applications still deserves the attention of researchers. In particular, efforts have been devoted to the study of solids recycling devices because of their strong influence on the intensity of the particle circulation, the pressure drop and the distribution of the bed inventory along the fluidization loop. The present study aimed to analyze the effect promoted by the aeration mode of an U-type loop-seal valve on the hydrodynamics behavior of a CFB system. For this, experimental runs under room temperature conditions were performed in a bench-scale CFB unit using vertical chamber aeration in mono and dual modes at the base of the solids recycling valve. By keeping constant both the superficial fluidization velocity at the riser and the bed mass loaded with particles of quartz sand, the study analyzes the influence of the aeration modes applied on the loop-seal valve on the static pressure profile, the bed inventory distribution and the solids circulation rate as a function of the air injection rate used in the supply and/or the recycle chamber. An analysis of variance (ANOVA) is also included in order to verify the significance of the effects caused by the aeration modes used in the loopseal valve under the experimental conditions tested. Under operation in the different aeration modes analyzed, the results indicated increasing solids flow rates in the range of 15 kg/m².s to 46 kg/m2 .s, when the fluidization number in the loop-seal valve ranged from 1.4 to 2.5. It was observed that the aeration mode did not affect the mean GS value at the 95% confidence level. However, significant differences were observed in the pressure drop in the riser, standpipe/supply chamber and recycle chamber components compared to the aeration mode used. In this sense, with the increase of the aeration rate, the first two components described above experienced an increase in the pressure drop, while in the third one there was a decrease due to the increase in the porosity of the bed in the place. The cyclone did not undergo significant variation in the pressure drop in any mode and aeration rate, suggesting the non-dependence of this in relation to the rate of solids circulation promoted in the LFC system. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4757 |
| Aparece nas coleções: | PG - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica |
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