Orientador : Marcio Luiz de Souza-Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-02T09:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rabi_JoseAntonio_D.pdf: 7253159 bytes, checksum: 71c2f61bc874e3a5882585debfe4d689 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Nos últimos 25 anos, um modelo matemático abrangente e o correspondente programa computacional têm sido melhorados e testados para simular a operação em regime permanente de equipamentos de leito fluidizado. Apesar do sucesso, as trocas de calor por radiação têm sido tratadas de modo simplificado. Para temperaturas elevadas, a radiação térmica se toma um modo importante de troca de calor e o modelo original poderia gerar imprecisões acima das aceitáveis. Este trabalho procurou aprimorar o modelo para as trocas de calor por radiação entre as partículas aplicando o Método de Dois-Fluxos a um particulado polidisperso não-homogêneo em equilíbrio radiativo. Os gases foram considerados transparentes à radiação. As novas equações foram incorporadas ao programa de simulação, que foi testado contra a operação real de dois reatores de leito fluidizado: uma caldeira a carvão e um gaseificador a madeira. Resultados numéricos a partir da nova versão foram comparados com aqueles obtidos pela versão anterior do simulador e com dados experimentais reais. Atenção foi dada aos perfis de temperatura de cada sólido, às taxas de trocas de calor por radiação entre eles e a parâmetros de performance do equipamento. Melhorias relacionadas à incorporação do Modelo de Dois-Fluxos foram avaliadas e discutidas / Abstract: Over the last 25 years, a comprehensive mathematical model and its corresponding computational program has been continuously improved and tested to simulate steady-state operations of bubbling fluidized-bed equipments. Despite its success, the simulator has employed a simple approach for the radiative heat transfers. When high temperatures are achieved, thermal radiation becomes an important energy transfer mode and the original model could lead to deviations above acceptable levels. The purpose of the present work was to improve the model for the radiative heat transfers between alI particles by applying a Two-Flux Method to a nonhomogeneous polydispersed particulate media in radiative equilibrium. Gases were assumed transparent to thermal radiation. The new set of equations was incorporated to the simulation program, which was tested against real operation of two different fluidized-bed reactors: a coalfed boiler and a wood-fed gasifier. Numerical results from that new version were compared with those from the previous simulator version and also with real operational data. Special attention was paid to the temperature profiles of each solid, to the radiative heat transfer rates between them and to some equipment performance parameters. Improvements related to the incorporation of the Two-Flux Model were assessed and discussed. / Doutorado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T23:51:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Morita_EugeniodeSouza_M.pdf: 4021816 bytes, checksum: da9670c797e58d9f79ea109135e7df7d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O objetivo deste trabalho é avaliar as emissões de óxidos de nitrogênio (NO + NO2) durante a combustão de carvão mineral com adição de calcário dolomítico como adsorvente em leito fluidizado circulante (LFC). As variáveis de influência estudadas foram o excesso de ar, que variou entre 18 e 32 %, e a relação molar cálcio enxofre (Ca/S) que variou entre 0 e 2. A quantificação das emissões de NOx foi realizada em condições de regime estacionário através da técnica de detecção por infravermelho não dispersivo (NDIR). Perfis de temperatura e pressão foram medidos durante a realização dos experimentos. A combustão foi mantida a uma temperatura média do riser de 840 ºC e velocidade superficial do gás próxima de 9 m.s-1. Utilizou-se um Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para o planejamento dos experimentos mediante determinação das variáveis de influência e seus limites de operação. Um total de treze experimentos foram realizados, sendo onze deles relativos ao planejamento experimental. A influência do parâmetro relação molar Ca/S foi mais significativa quando comparada à influência do excesso de ar. O aumento da razão Ca/S provocou acréscimo nas emissões de NOx, enquanto a redução do excesso de ar provocou a diminuição das emissões. Os resultados obtidos nesta pesquisa apontam para uma região de otimização, buscando-se a minimização das emissões de NOx que pode ser alcançada pela utilização de valores baixos de excesso de ar (18 %) e relação Ca/S de 0,6, uma vez que para relações maiores, a emissão de SO2 foi praticamente nula, destacando o elevado poder de remoção do enxofre por este calcário. / Abstract: This work reports an experimental study concerning NOx emissions from brazilian coal combustion with limestone addition in circulating fluidized bed as a function of operational parameters excess air (18 to 32 %) and Ca/S molar ratio (0 to 2). The NOx concentration was achieved at steady state operation through a non-dispersive infrared (NDIR) detection technique. Profiles of temperature and pressure were measured. Bed temperature around 840 ºC and superficial gas velocity around 9 m.s-1 were conditions maintained at the experiments. Central Composite Rotational Design has been used for planning the experiments according to the knowledge of influence variables on combustion process and its operational limits. A total of thirteen experiments were carried out. The influence of Ca/S molar ratio on NOx emissions was greater than air excess influence. Increasing Ca/S molar ratio it was observed tha NOx emissions also rise, meanwhile decreasing air excess factor leds a reduction on NOx emissions. Results pointed to a optimizing area, seeking to minimize NOx concentrations that can be achieved with low air excess (18 %) and Ca/S molar ratio of 0.6, since for larger ratios, the SOx emissions was insignificant, highlighting the limestone's high efficiency to sulfur capture. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica