Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-08-29Bitstream added on 2014-06-13T19:09:40Z : No. of bitstreams: 1 carvalho_gb_me_ilha.pdf: 3399591 bytes, checksum: 93cf9ce80b863df9a4e44fe804f03aa6 (MD5) / O presente trabalho traz uma investigação experimental do escoamento em torno de um cilindro rotativo posicionado perpendicularmente à direção principal do escoamento, para números de Reynolds inferiores a 103. Os experimentos foram conduzidos em um túnel hidrodinâmico vertical, com seção de teste 146x146x500 mm e intensidade turbulenta da corrente livre inferior a 0,5%. O diâmetro do corpo de prova foi fixado em 6 mm, proporcionando um bloqueio sólido no interior da seção de testes pouco superior a 4%. A influência do número de Reynolds e da rotação específica do corpo de prova sobre a configuração do escoamento foi bastante estudada. A freqüência de emissão dos vórtices, necessária ao cálculo do número de Strouhal, foi determinada a partir da obtenção do sinal de velocidades, adquirido com o auxílio de um anemômetro de filme quente, ou através da técnica de contagem de fotogramas. Técnicas de visualização de escoamento foram, também, empregadas, em diferentes circunstâncias, tanto na análise qualitativa do escoamento, como para auxiliar o correto posicionamento das sondas de filme quente. Em vários ensaios, a visualização do escoamento por injeção de corante líquido a montante do corpo de prova foi utilizada, mostrando-se bastante eficiente, sobretudo no que concerne à qualidade das imagens obtidas. No entanto, esta técnica só possibilita a visualização de uma região bastante restrita do escoamento e, dependendo do posicionamento da agulha de injeção, diferentes configurações do escoamento podem ser observadas, dificultando a interpretação dos resultados. Para contornar esta situação, utilizou-se, também, a técnica de geração de bolhas de hidrogênio, que permite uma visão mais abrangente do campo de escoamento. De maneira geral, os resultados foram bastante satisfatórios quando comparados com a literatura, mostrando que a... . / This work presents an experimental investigation on the flow around a rotating cylinder positioned perpendicularly to the free stream, for Reynolds numbers up to 103. The experiments have been carried out inside a 146x146x500 mm test section of a vertical water tunnel, using a 6mm diameter cylinder, which has provided a lower than 4% blockage ratio inside the test section, under a less than 0.5% maximum free-stream turbulence intensity. The influence of both diameter-based Reynolds number and specific rotation of the cylinder on the flow configuration has been analyzed. The vortex shedding frequency, parameter necessary to evaluate the Strouhal number, has been determined from the velocity signal from hot film anemometer as well as directly through a framecounting technique. Two different methods of flow visualization, liquid dye and hydrogen bubble generation, has been also used under distinct circumstances, in order to provide a qualitative analysis of the flow, as well to obtain the correct location of the hot-film probes. In some experiments, flow patterns have been visualized by liquid dye injection upstream the test cylinder, propitiating a good image quality. Dye injection, however, allows for the visualization of a quite restricted area of the flow, in such a way that, depending on the needle location, several distinct flow configurations appear, making it very difficult the interpretation of the results. In order to mitigate those drawbacks, the technique of hydrogen bubble generation has also been employed, reaching for a far wider vision of the flow field. The achieved results have showed that the wake structure is strongly affected by the cylinder rotation, in such a way that the vortices generation can be totally inhibited for a values upper than 2, in the all range of the Reynolds number.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-16Bitstream added on 2014-06-13T19:50:37Z : No. of bitstreams: 1 bornschlegell_as_me_ilha.pdf: 1868861 bytes, checksum: b2f9910d0ae7f6f842769165c54b95de (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Durante as últimas décadas, grandes esforços têm sido dirigidos ao desenvolvimento de técnicas numéricas capazes de tratar escoamentos envolvendo geometrias complexas e/ou móveis. Neste contexto, o chamado método de fronteira imersa, que permite a resolução desta classe de problema usando malha cartesiana fixa independentemente do tipo de geometria tratada, tem recebido grande atenção por parte da comunidade internacional de dinâmica dos fluidos computacional. No presente trabalho, o método de fronteira imersa, associado ao modelo físico virtual, foi implementado em um código computacional capaz de simular escoamentos isotérmicos, incompressíveis e bidimensionais, utilizando o método dos volumes finitos. Escrito em linguagem Fortran 90, este programa emprega o método SIMPLEC para o acoplamento pressão-velocidade, oferecendo ao usuário diferentes opções para o tratamento dos termos advectivos – Upwind, Diferenças Centrais, Power-Law e QUICK. Embora a linguagem Fortran 90 não possibilite a programação orientada a objetos, procurou-se, na execução deste trabalho, aplicar alguns dos conceitos envolvidos neste tipo de programação, tais como polimorfismo, herança e encapsulamento. Testes exaustivos foram executados para avaliar as funcionalidades (funções e sub-rotinas) introduzidas no código computacional e a performance global do programa. Neste contexto, dois problemas clássicos da literatura foram utilizados como benchmark na validação do programa: o escoamento em torno de um cilindro estacionário e o escoamento ao redor de um cilindro em rotação. Em ambos os casos, os resultados obtidos se mostraram fisicamente consistentes, apresentando uma concordância satisfatória com dados da literatura / In the last decades, considerable efforts have been directed to the development of numerical techniques for solving fluid flow past complex and/or moving geometries. In this context, the so-called immersed boundary method, which allows treating this class of problems by using Cartesian grids independently of the considered geometry, has received large attention from international community of computational fluid dynamics. In this work, the immersed boundary method associated to the physical virtual model has been computationally implemented into a two-dimensional finite volume for simulating incompressible isothermal flows. The SIMPLEC algorithm has been employed to the velocity-pressure coupling, while different schemes – second order upwind, central difference, power-law, and QUICK – were available to discretize the advective terms. The code has been written in FORTRAN 90. Although such a compiler does not provide support to object oriented programming, the concepts of polymorphism, inheritance and encapsulation have been applied during implementation of the virtual physical model. Exhaustive tests have been performed in order to evaluate not only the new functions and subroutines added to the main program, but also the whole program itself. For this, the flows past stationary and rotating circular cylinder have been considered as benchmarks. In both cases, the obtained results are physically consistent, presenting a satisfactory agreement with the available data in the literature

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AnelieseLF_DISSERT.pdf: 3198107 bytes, checksum: 808e93eb6952cb8e374d91afa53cabe1 (MD5) Previous issue date: 2011-07-01 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / This master thesis aims at developing a new methodology for thermochemical degradation of dry coconut fiber (dp = 0.25mm) using laboratory rotating cylinder reactor with the goal of producing bio-oil. The biomass was characterized by infrared spectroscopy with Fourier transform FTIR, thermogravimetric analysis TG, with evaluation of activation energy the in non-isothermal regime with heating rates of 5 and 10 ?C/min, differential themogravimetric analysis DTG, sweeping electron microscopy SEM, higher heating value - HHV, immediate analysis such as evaluated all the amounts of its main constituents, i.e., lignin, cellulose and hemicelluloses. In the process, it was evaluated: reaction temperature (450, 500 and 550oC), carrier gas flow rate (50 and 100 cm?/min) and spin speed (20 and 25 Hz) to condensate the bio-oil. The feed rate of biomass (540 g/h), the rotation of the rotating cylinder (33.7 rpm) and reaction time (30 33 min) were constant. The phases obtained from the process of pyrolysis of dry coconut fiber were bio-oil, char and the gas phase non-condensed. A macroscopic mass balance was applied based on the weight of each phase to evaluate their yield. The highest yield of 20% was obtained from the following conditions: temperature of 500oC, inert gas flow of 100 cm?/min and spin speed of 20 Hz. In that condition, the yield in char was 24.3%, non-condensable gas phase was 37.6% and losses of approximately 22.6%. The following physicochemical properties: density, viscosity, pH, higher heating value, char content, FTIR and CHN analysis were evaluated. The sample obtained in the best operational condition was subjected to a qualitative chromatographic analysis aiming to know the constituents of the produced bio-oil, which were: phenol followed by sirigol, acetovanilona and vinyl guaiacol. The solid phase (char) was characterized through an immediate analysis (evaluation of moisture, volatiles, ashes and fixed carbon), higher heating value and FTIR. The non-condensing gas phase presented as main constituents CO2, CO and H2. The results were compared to the ones mentioned by the literature. / O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de degrada??o termoqu?mica da fibra do coco seco (dp = 0,25 mm) utilizando reator de cilindro rotativo em escala de laborat?rio, visando a produ??o de bio-?leo. A biomassa foi caracterizada por an?lise elementar (C, H, N), espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier - IVTF, an?lise termogravim?trica ATG, com avalia??o da energia de ativa??o no regime n?o isot?rmico com taxas de aquecimento de 5 e 10 oC/min, an?lise diferencial termogravim?trica - DTG, microscopia eletr?nica de varredura - MEV, poder calor?fico superior - PCS, an?lise imediata (avalia??o da umidade, materiais vol?teis, cinzas e carbono fixo) bem como avalia??o dos teores dos principais constituintes, ou seja, lignina, celulose e hemicelulose. No processo de pir?lise os seguintes par?metros foram estudados: temperatura da rea??o (450, 500 e 550 ?C), vaz?o do g?s de arraste (50 e 100 cm?/min) e velocidade de centrifuga??o para condensa??o do bio-?leo (20 e 25 Hz). O fluxo de alimenta??o da biomassa (540 g/h), a rota??o do cilindro rotativo (33,7 rpm) e o tempo de rea??o (30 33 min) foram mantidos constantes. Os produtos obtidos no processo da pir?lise da fibra do coco seco foram o bio-?leo, os finos de carv?o e a fase gasosa n?o condensada. Um balan?o de massa macrosc?pico aplicado tendo como base o peso de cada produto permitiu obter o rendimento dessas fases. O melhor rendimento de 18,1 % em bio-?leo foi obtido nas seguintes condi??es: temperatura de 500 ?C, vaz?o de g?s inerte 100 cm?/min e velocidade de centrifuga??o de 20 Hz. Nessas condi??es, o rendimento em finos de carv?o foi de 21,7 %, fase gasosa n?o condens?vel 37,6 % e perdas da ordem de 22,6 %. Algumas propriedades f?sicas do bio-?leo foram avaliadas, a saber, a densidade, viscosidade, pH, poder calor?fico superior, teor de finos de carv?o, an?lise por IVTF e CHN. A an?lise cromatogr?fica do bio-?leo mostrou que os principais constituintes de sua composi??o foram o fenol seguido do sirigol, aceto vanilona e vinil guaiacol. A fase s?lida (finos de carv?o) obtida foi caracterizada por an?lise imediata, poder calor?fico superior e IVTF. A fase gasosa n?o condensada apresentou como principais constituintes o CO2, CO e H2. Os resultados foram comparados com dados da literatura.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:09:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LucioAOF_TESE.pdf: 1700370 bytes, checksum: e23b516b6b57629ea655b3a1c24fcf35 (MD5) Previous issue date: 2011-05-27 / The demand for alternative sources of energy drives the technological development so that many fuels and energy conversion processes before judged as inadequate or even non-viable, are now competing fuels and so-called traditional processes. Thus, biomass plays an important role and is considered one of the sources of renewable energy most important of our planet. Biomass accounts for 29.2% of all renewable energy sources. The share of biomass energy from Brazil in the OIE is 13.6%, well above the world average of participation. Various types of pyrolysis processes have been studied in recent years, highlighting the process of fast pyrolysis of biomass to obtain bio-oil. The continuous fast pyrolysis, the most investigated and improved are the fluidized bed and ablative, but is being studied and developed other types in order to obtain Bio-oil a better quality, higher productivity, lower energy consumption, increased stability and process reliability and lower production cost. The stability of the product bio-oil is fundamental to designing consumer devices such as burners, engines and turbines. This study was motivated to produce Bio-oil, through the conversion of plant biomass or the use of its industrial and agricultural waste, presenting an alternative proposal for thermochemical pyrolysis process, taking advantage of particle dynamics in the rotating bed that favors the right gas-solid contact and heat transfer and mass. The pyrolyser designed to operate in a continuous process, a feeder containing two stages, a divisive system of biomass integrated with a tab of coal fines and a system of condensing steam pyrolytic. The prototype has been tested with sawdust, using a complete experimental design on two levels to investigate the sensitivity of factors: the process temperature, gas flow drag and spin speed compared to the mass yield of bio-oil. The best result was obtained in the condition of 570 oC, 25 Hz and 200 cm3/min, temperature being the parameter of greatest significance. The mass balance of the elementary stages presented in the order of 20% and 37% liquid pyrolytic carbon. We determined the properties of liquid and solid products of pyrolysis as density, viscosity, pH, PCI, and the composition characterized by chemical analysis, revealing the composition and properties of a Bio-oil. / A demanda por fontes alternativas de energia impulsiona o desenvolvimento tecnol?gico de tal forma que muitos combust?veis e processos de convers?o energ?tica, antes julgada como inadequados ou mesmo invi?veis, s?o agora concorrentes de combust?veis e processos ditos tradicionais. Assim, a biomassa exerce um papel relevante, sendo considerada uma das fontes de energia renov?vel mais importante de nosso planeta. A biomassa contribui com 29,2 % de todas as fontes renov?veis de energia. A participa??o de energia de biomassa do Brasil na OIE ? de 13,6 %, sendo bem superior a m?dia mundial de participa??o. V?rios tipos de processos de pir?lise v?m sendo estudados nos ?ltimos anos, destacando-se o processo de pir?lise r?pida de biomassa para obten??o de Bio-?leo. Os processos cont?nuos de pir?lise r?pida, mais investigados e aprimorados s?o os de leito fluidizado e leito ablativo, entretanto vem sendo estudados e desenvolvidos outros tipos, visando obter um bio-?leo de melhor qualidade, com maior produtividade, menor consumo de energia, maior estabilidade e confiabilidade de processo e menor custo de produ??o. A estabilidade do produto Bio-?leo ? fundamental para a concep??o de dispositivos consumidores, tais como queimadores, motores de pist?o e turbinas. O presente estudo foi motivado para a produ??o de Bio-?leo, atrav?s da convers?o da biomassa vegetal ou do aproveitamento de seus res?duos industriais e agr?colas, sendo apresentada uma proposta alternativa de processo de pir?lise termoqu?mica, aproveitando a vantagem din?mica das part?culas no leito rotativo o que favorece a raz?o de contato g?s-s?lido e a transfer?ncia de calor e massa. O pirolisador foi projetado para operar em processo cont?nuo, contendo um alimentador de dois est?gios, um sistema desagregador da biomassa integrado com um separador de finos de carv?o e um sistema de condensa??o de vapores pirol?ticos. O Prot?tipo foi submetido a ensaios com serragem de madeira, utilizando um planejamento experimental completo em dois n?veis para investigar a sensibilidade dos fatores: temperatura do processo, fluxo de g?s de arraste e velocidade de centrifuga??o em rela??o ao rendimento m?ssico de Bio-?leo. O melhor resultado foi obtido na condi??o de 570 oC, 25 Hz e 200 cm3/min, sendo a temperatura o par?metro de maior signific?ncia. O balan?o Tese de Doutorado PPGCEP/UFRN L?cio ?ngelo de Oliveira Fontes vi de massa elementar das fases apresentou da ordem de 20 % liquidos pirol?ticos e 37 % de carv?o. Foram determinadas as propriedades dos produtos l?quidos e s?lidos da pir?lise como densidade, viscosidade, pH, PCI, sendo a composi??o caracterizada atrav?s an?lise qu?mica, revelando as propriedades e composi??o de um Bio-?leo.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MarceloMP_TESE_Parte 1.pdf: 4026465 bytes, checksum: b5bd28c043dc6252575ad902899bb6a6 (MD5) Previous issue date: 2011-12-22 / The objective of this study was to produce biofuels (bio-oil and gas) from the thermal treatment of sewage sludge in rotating cylinder, aiming industrial applications. The biomass was characterized by immediate and instrumental analysis (elemental analysis, scanning electron microscopy - SEM, X-ray diffraction, infrared spectroscopy and ICP-OES). A kinetic study on non-stationary regime was done to calculate the activation energy by Thermal Gravimetric Analysis evaluating thermochemical and thermocatalytic process of sludge, the latter being in the presence of USY zeolite. As expected, the activation energy evaluated by the mathematical model "Model-free kinetics" applying techniques isoconversionais was lowest for the catalytic tests (57.9 to 108.9 kJ/mol in the range of biomass conversion of 40 to 80%). The pyrolytic plant at a laboratory scale reactor consists of a rotating cylinder whose length is 100 cm with capable of processing up to 1 kg biomass/h. In the process of pyrolysis thermochemical were studied following parameters: temperature of reaction (500 to 600 ? C), flow rate of carrier gas (50 to 200 mL/min), frequency of rotation of centrifugation for condensation of bio-oil (20 to 30 Hz) and flow of biomass (4 and 22 g/min). Products obtained during the process (pyrolytic liquid, coal and gas) were characterized by classical and instrumental analytical techniques. The maximum yield of liquid pyrolytic was approximately 10.5% obtained in the conditions of temperature of 500 ?C, centrifugation speed of 20 Hz, an inert gas flow of 200 mL/min and feeding of biomass 22 g/min. The highest yield obtained for the gas phase was 23.3% for the temperature of 600 ?C, flow rate of 200 mL/min inert, frequency of rotation of the column of vapor condensation 30 Hz and flow of biomass of 22 g/min. The non-oxygenated aliphatic hydrocarbons were found in greater proportion in the bio-oil (55%) followed by aliphatic oxygenated (27%). The bio-oil had the following characteristics: pH 6.81, density between 1.05 and 1.09 g/mL, viscosity between 2.5 and 3.1 cSt and highest heating value between 16.91 and 17.85 MJ/ kg. The main components in the gas phase were: H2, CO, CO2 and CH4. Hydrogen was the main constituent of the gas mixture, with a yield of about 46.2% for a temperature of 600 ? C. Among the hydrocarbons formed, methane was found in higher yield (16.6%) for the temperature 520 oC. The solid phase obtained showed a high ash content (70%) due to the abundant presence of metals in coal, in particular iron, which was also present in bio-oil with a rate of 0.068% in the test performed at a temperature of 500 oC. / O objetivo deste trabalho foi produzir biocombust?veis (bio-?leo e g?s), a partir do tratamento t?rmico do lodo de esgoto dom?stico em cilindro rotativo, visando aplica??o industrial. A biomassa foi caracterizada por an?lise imediata e instrumental (An?lise Elementar, Microsc?pica Eletr?nica de Varredura - MEV, Difra??o de Raios-X, Espectroscopia no Infravermelho, ICP-OES). Um estudo cin?tico, em regime n?o estacion?rio foi realizado para o c?lculo da energia de ativa??o por An?lise T?rmica Gravim?trica avaliando os processos termoqu?micos e termocatal?ticos do lodo, sendo este ?ltimo na presen?a da ze?lita USY. Como esperado, a energia de ativa??o avaliada pelo modelo matem?tico "Model-free kinetics" aplicando t?cnicas isoconversionais foi menor para os ensaios catal?ticos (57,9 108,9 kJ/mol, no intervalo de convers?es da biomassa de 40 ? 80%). A planta pirol?tica, em escala de laborat?rio ? constitu?da de um reator de cilindro rotativo cujo comprimento ? 100 cm, com capacidade de processar at? 1 Kg biomassa/h. No processo da pir?lise termoqu?mica foram estudados os seguintes par?metros: temperatura da rea??o (500 ? 600 ?C), vaz?o do g?s de arraste (50 ? 200 mL/min), freq??ncia de rota??o de centrifuga??o (20 ? 30 Hz) para condensa??o do bio-?leo e vaz?o m?ssica de biomassa (4 e 22 g/min). Os produtos obtidos durante o processo (l?quido pirol?tico, carv?o e g?s) foram caracterizados atrav?s de t?cnicas anal?ticas cl?ssicas e instrumentais. O rendimento m?ximo de l?quido pirol?tico foi da ordem de 10,5% obtido nas condi??es de temperatura de 500 ?C, rota??o da centrifuga??o de 20 Hz, vaz?o de g?s inerte de 200 mL/min e vaz?o m?ssica de biomassa 22 g/min. O maior rendimento obtido para a fase gasosa foi de 23,3 %, para a temperatura da rea??o de 600 oC, vaz?o de inerte 200 mL/min, freq??ncia de rota??o da coluna de condensa??o de vapores 30 Hz e vaz?o m?ssica de biomassa de 22 g/min. Os hidrocarbonetos alif?ticos n?o oxigenados foram encontrados em maior propor??o no bio-?leo (55%) seguido pelos compostos alif?ticos oxigenados (27%). O bio-?leo apresentou as seguintes caracter?sticas: pH 6,81, densidade entre 1,05 e 1,09 g/mL, viscosidade entre 2,5 e 3,1 cSt e poder calor?fico superior entre 16,91 e 17,85 MJ/kg. Os principais componentes obtidos na fase gasosa foram: H2, CO, CO2, CH4. O hidrog?nio foi o principal constituinte da mistura gasosa, com rendimento da ordem de 46,2 %, para a temperatura de 600 oC e, dentre os hidrocarbonetos formados, o metano foi encontrado em maior rendimento (16,6 %) para a temperatura 520 oC. A fase s?lida obtida apresentou elevado teor de cinzas (70%), devido ? presen?a abundante de metais no carv?o, em particular, o ferro, o qual esteve tamb?m presente no bio-?leo com um percentual de 0,068 % no ensaio realizado na temperatura de 500 oC

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KarenPBA_DISSERT.pdf: 3887883 bytes, checksum: 3ebc4a634530a0a4a6493a962284d14f (MD5) Previous issue date: 2013-10-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The bio-oil obtained from the pyrolysis of biomass has appeared as inter-esting alternative to replace fossil fuels. The aim of this work is to evaluate the influence of temperature on the yield of products originating from the pyrolysis process of the powder obtained from the dried twigs of avel?s (Euphorbia tirucalli), using a rotating cylinder reactor in laboratory scale. The biomass was treated and characterized by: CHNS, moisture, volatiles, fixed carbon and ashes, as well as evaluation of lignin, cellulose and hemicellulose, besides other instrumental techniques such as: FTIR, TG/DTG, DRX, FRX and MEV. The activation energy was evaluated in non-isothemichal mode with heating rates of 5 and 10 oC/min. The obtained results showed biomass as feedstock with potential for biofuel production, because presents a high organic matter content (78,3%) and fixed-carbon (7,11%). The activation energy required for the degradation of biomass ranged between 232,92 392,84 kJ/mol, in the temperature range studied and heating rate of 5 and 10?C/min. In the pyrolysis process, the influence of the reaction temperature was studied (350-520 ? C), keeping constant the other variables, such as, the flow rate of carrier gas, the centrifugal speed for the bio-oil condensationa, the biomass flow and the rotation of the reactor. The maximum yield of bio-oil was obtained in the temperature of 450?C. In this temperature, the results achieved where: content of bio-oil 8,12%; char 32,7%; non-condensed gas 35,4%; losts 23,8%; gross calorific value 3,43MJ/kg; pH 4,93 and viscosity 1,5cP. The chromatographic analysis of the bio-oil produced under these conditions shows mainly the presence of phenol (17,71%), methylciclopentenone (10,56%) and dimethylciclopentenone (7,76%) / O bio-?leo obtido da pir?lise da biomassa tem aparecido como alternativa interessante para substitui??o dos combust?veis f?sseis. O objetivo deste trabalho ? avaliar a influ?ncia da temperatura no rendimento dos produtos originados do processo de pir?lise do p? obtido dos galhos secos do avel?s (Euphorbia tirucalli), utilizando um reator de cilindro rotativo em escala de laborat?rio. A biomassa foi tratada e caracterizada por: CHNS, umidade, materiais vol?teis, cinzas e carbono fixo, bem como, avalia??o dos teores de lignina, celulose e hemicelulose, al?m de outras t?cnicas instrumentais, tais como: FTIR, TG/DTG, DRX, FRX e MEV. A energia de ativa??o foi avaliada no regime n?o isot?rmico com taxas de aquecimento de 5 e 10 oC/min. Os resultados obtidos mostraram a biomassa como mat?ria prima com potencial para produ??o de biocombust?veis, pois apresenta alto teor de mat?ria org?nica (78,3%) e carbono fixo (7,11%). A energia de ativa??o exigida para degrada??o da biomassa variou entre 232,92 392,84 kJ/mol, no intervalo de temperatura da rea??o estudado e taxa de aquecimento de 5 e 10oC/min. No processo de pir?lise, estudou-se a influ?ncia da temperatura da rea??o (350-520 ?C), mantendo-se constantes as demais vari?veis, ou seja, a vaz?o do g?s de arraste , a velocidade de centrifuga??o para condensa??o do bio-?leo, a vaz?o de biomassa e a rota??o do reator. O rendimento m?ximo em bio-?leo foi obtido na temperatura de 450?C. Nessa temperatura, os resultados alcan?ados foram: teor de bio?leo de 8,12%; carv?o 32,7%; fase gasosa n?o condensada 35,4%; perdas 23,8%; poder calor?fico superior 3,43MJ/kg; pH 4,93; viscosidade 1,5cP. A an?lise cromatogr?fica do bio-?leo produzido nessas condi??es mostra a presen?a, principalmente, de fenol (17,71%), metilciclopentenona (10,56%) e dimetilciclopentenona (7,76%)

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KarenPBA_DISSERT.pdf: 3887883 bytes, checksum: 3ebc4a634530a0a4a6493a962284d14f (MD5) Previous issue date: 2013-10-18 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The bio-oil obtained from the pyrolysis of biomass has appeared as inter-esting alternative to replace fossil fuels. The aim of this work is to evaluate the influence of temperature on the yield of products originating from the pyrolysis process of the powder obtained from the dried twigs of avel?s (Euphorbia tirucalli), using a rotating cylinder reactor in laboratory scale. The biomass was treated and characterized by: CHNS, moisture, volatiles, fixed carbon and ashes, as well as evaluation of lignin, cellulose and hemicellulose, besides other instrumental techniques such as: FTIR, TG/DTG, DRX, FRX and MEV. The activation energy was evaluated in non-isothemichal mode with heating rates of 5 and 10 oC/min. The obtained results showed biomass as feedstock with potential for biofuel production, because presents a high organic matter content (78,3%) and fixed-carbon (7,11%). The activation energy required for the degradation of biomass ranged between 232,92 392,84 kJ/mol, in the temperature range studied and heating rate of 5 and 10?C/min. In the pyrolysis process, the influence of the reaction temperature was studied (350-520 ? C), keeping constant the other variables, such as, the flow rate of carrier gas, the centrifugal speed for the bio-oil condensationa, the biomass flow and the rotation of the reactor. The maximum yield of bio-oil was obtained in the temperature of 450?C. In this temperature, the results achieved where: content of bio-oil 8,12%; char 32,7%; non-condensed gas 35,4%; losts 23,8%; gross calorific value 3,43MJ/kg; pH 4,93 and viscosity 1,5cP. The chromatographic analysis of the bio-oil produced under these conditions shows mainly the presence of phenol (17,71%), methylciclopentenone (10,56%) and dimethylciclopentenone (7,76%) / O bio-?leo obtido da pir?lise da biomassa tem aparecido como alternativa interessante para substitui??o dos combust?veis f?sseis. O objetivo deste trabalho ? avaliar a influ?ncia da temperatura no rendimento dos produtos originados do processo de pir?lise do p? obtido dos galhos secos do avel?s (Euphorbia tirucalli), utilizando um reator de cilindro rotativo em escala de laborat?rio. A biomassa foi tratada e caracterizada por: CHNS, umidade, materiais vol?teis, cinzas e carbono fixo, bem como, avalia??o dos teores de lignina, celulose e hemicelulose, al?m de outras t?cnicas instrumentais, tais como: FTIR, TG/DTG, DRX, FRX e MEV. A energia de ativa??o foi avaliada no regime n?o isot?rmico com taxas de aquecimento de 5 e 10 oC/min. Os resultados obtidos mostraram a biomassa como mat?ria prima com potencial para produ??o de biocombust?veis, pois apresenta alto teor de mat?ria org?nica (78,3%) e carbono fixo (7,11%). A energia de ativa??o exigida para degrada??o da biomassa variou entre 232,92 392,84 kJ/mol, no intervalo de temperatura da rea??o estudado e taxa de aquecimento de 5 e 10oC/min. No processo de pir?lise, estudou-se a influ?ncia da temperatura da rea??o (350-520 ?C), mantendo-se constantes as demais vari?veis, ou seja, a vaz?o do g?s de arraste , a velocidade de centrifuga??o para condensa??o do bio-?leo, a vaz?o de biomassa e a rota??o do reator. O rendimento m?ximo em bio-?leo foi obtido na temperatura de 450?C. Nessa temperatura, os resultados alcan?ados foram: teor de bio?leo de 8,12%; carv?o 32,7%; fase gasosa n?o condensada 35,4%; perdas 23,8%; poder calor?fico superior 3,43MJ/kg; pH 4,93; viscosidade 1,5cP. A an?lise cromatogr?fica do bio-?leo produzido nessas condi??es mostra a presen?a, principalmente, de fenol (17,71%), metilciclopentenona (10,56%) e dimetilciclopentenona (7,76%)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Lignocellulosic biomass use for obtaining biofuels has been showing itself with much more evidence during these past years through cellulosic ethanol and biooils, biogases and biochars. Aquatic plants of lignocellulosic basis, Eichhornia crassipes species, commonly known by water hyacinth, represent a major environmental problem due to their invasive nature and their high proliferation rate. In this work we evaluated the possibility of use this biomass source from pyrolysis in a rotary kilns reactor in three different temperatures. The results evidence that the major yield of the liquid fraction (bio-oil + acid extract) was obtained at 500 ºC (42.11%). For 400 ºC and 600 ºC, the biochar and biogas had major production, 37.78% and 42.36%, respectively. Bio-oils characterization by GC/MS produced in microscale allowed an investigation upon the scale-up phenomenon under the bio-oils composition. The results show that, in qualitative terms, the chemical composition of bio-oils was not changed, however, at semiquantitative aspect, show they are produced in distinguish relative percentages. The mainly chemical classes identified in biooils were: acids, alcohols, phenols and sugar derivatives. Bio-oils showed in average, 68% of calorific power of the fuels derived from petroleum, glimpsing enforcement on the energetic area. In the produced biochars, with yields between 37% and 26%, the increase on pyrolysis temperature has provided an increase upon carbon concentration, and a decreasing upon the hydrogen and oxygen concentrations, reflecting in high aromaticity of the materials. These materials ware tested in some aspects about the soils management, nutritional function and water retention. In view of this, the water hyacinth pyrolysis has associated sustainability concepts and green chemistry, putting concepts of renewable energetic sources together and glimpsing an environmental problems inhibition, to offer an alternative to the 2nd generation of bio-fuels production. / O uso de biomassas lignocelulósicas para a obtenção de biocombustíveis apresenta-se com muito mais evidência nos últimos anos através do etanol celulósico e de bio-óleos, biogás e biocarvão. As plantas aquáticas de base lignocelulósica da espécie Eichhornia crassipes, popularmente conhecida por aguapé, representam um grande problema ambiental devido ao seu caráter invasor e sua alta taxa de proliferação. Neste trabalho avaliou-se a possibilidade de aproveitamento dessa fonte de biomassa a partir do processo de pirólise em um reator cilindro rotativo em três diferentes temperaturas. Os resultados demonstraram que o maior rendimento da fração líquida (bio-óleo + extrato ácido) foi obtido a 500 ºC (42,11%). Para as temperaturas de 400 e 600 ºC, o biocarvão e o biogás tiveram maior produção, 37,78% e 42,36%, respectivamente. A caracterização por CG/EM dos bio-óleos produzidos em microescala permitiram investigar o efeito de scale-up sob a composição dos bio-óleos. Os resultados mostraram que em termos qualitativos, a composição química dos bio-óleos não foi alterada, no entanto, no aspecto semiquantitativo mostraram que são produzidos em percentuais relativos distintos. As principais classes químicas identificadas nos bio-óleos foram: ácidos, álcoois, fenóis e derivados de açúcares. Os bio-óleos apresentaram em média 68% do poder calorífico do combustível derivado de petróleo, vislumbrando uma aplicação na área energética. Nos biocarvões produzidos, com rendimento variando de 37% a 26%, o aumento da temperatura de pirólise proporcionou um aumento na concentração de C, e uma diminuição nas concentrações de H e O, refletindo em maior aromaticidade dos materiais. Estes materiais foram testados sob alguns aspectos quanto ao manejo de solos, função nutricional e retenção de água. À vista disto, a pirólise de aguapé relacionou conceitos de sustentabilidade e química verde, unindo o conceito de fontes de energias renováveis com a inibição de problemas de cunho ambientais, ao oferecer uma biomassa alternativa para a produção de biocombustíveis de 2ª geração.