Orientador : Arai Augusta Bernardez Pecora / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-28T22:50:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_JulioCesarDainezide.pdf: 3544364 bytes, checksum: 5f5bcec1c491f1094822cf28451af169 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Equipamentos de alimentação de sólidos particulados são fundamentais em sistemas gás sólido em processos como secagem em leito fluiclizado transporte pneumático combustão de carvão gaseificação de biomassa e reações de síntese em leitos fluiclizados. Este trabalho apresenta o desenvolvimento e o estudo experimental de uma nova geometria de válvula, denominada válvula cônica, adequada para controle da descarga de sólidos particulados quentes provenientes de reatores com leito fluiclizado. A válvula em estudo foi acoplada à parede de um combustor operando com leito fluiclizado permitindo o controle da descarga de partículas sólidas quentes em direção a um trocador de calor também operando em regime de leito fluiclizado. Ela consiste basicamente de uma haste central com extremidade cônica que se movimenta no interior de um tubo. A haste central possui circulação interna de água de res:fiiamento além de possuir injeção de ar pressurizado que escoa através da haste sendo ejetado na superficie lateral do cone para o arraste das partículas. O levantamento da literatura sobre fatores que influem na descarga de sólidos particulados através da válvula foi efetuado como base para a realização de um planejamento experimental de dois níveis que permitiu calcular o número de ensaios necessários para identificar o efeito de cada variável sobre o processo estudado. Foram analisadas as mt1uências das seguintes variáveis sobre a descarga de sólidos através da válvula: razão entre as áreas de abertura e do tubo de entrada da válwla, queda de pressão entre as suas extremidades; diâmetro médio do material particulado e temperatura do leito tluidizado no combustor. A utilização de técnicas estatísticas básicas para a realização do planejamento experimental possibilitou o estudo de diversas variáveis simultaneamente e as mt1uências dessas sobre as variáveis de resposta. A análise dos resultados mostrou que a descarga de sólidos sofre mt1uência estatisticamente significativa dos fatores: razão entre as áreas de abertura e do tubo de entrada da válvula e queda de pressão entre as extremidades da válvula / Abstract: Feed valve are essential devices in gas-solid systems, in process as fluidized bed drying, pneumatic transport, coal combustion, biomass gasification and synthesis reactions in fluidized beds. All require a feed valve for the particulate solid to control the mass flow rate entering andlor leaving the processo. This work presents the development and the experimental study of a new solid feed valve design, named cone valve, suitable for controlling mass flow rate of hot solid particles leaving a fluidized bed reactor. The proposed device was connected to the wall of a fluidized bed combustor, allowing mass flow rate control of the hot solid particles leaving the reactor towards a fluidized bed heat exchanger. The developed cone valve has basica11y a central shaft with conical extremity moving inside a tube. Cooling water flows inside this central shaft besides pressurized air injection flowing intemally towards the cone lateral surface. Literature review showed factors that have some intluence on the solid mass flow rate control across the cone valve allowing a statistical ana1ysis procedure in order to identifY the effect of each factor on the processo. The following variables were investigated: ratio between opening arealtransversal tube area at the valve entrance; pressure gradient diference between the valve extremities; particle diameter and temperature of the fluidized bed. Application of a fundamental statistical method for planning the experimental procedure allowed simultaneous study of several variables and the identification of their inBuence on the feeder valve performance. The analysis of results showed that the mass flow rate through the valve has a statistically significant inBuence ftom the factors: ratio between opening area and pipe diameter at the valve entrance and valve pressure diference between the valve extremities / Universidade Estadual de Campi / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Teresa Massako Kakuta Ravagnani / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T03:10:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Job_FernandoPretelPereira_M.pdf: 5358294 bytes, checksum: 51c6721fdd80e282eac5e25ea0e76a02 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: As observações experimentais do comportamento hidrodinâmico de dispersões que se formam sobre os pratos mostram que estas apresentam bolhas grandes e jatos de gás que fazem com que a eficiência de separação decaia acentuadamente. Com o objetivo de aumentar a eficiência da transferência de massa nas dispersões sobre um prato perfurado sem vertedor, foi acrescentado um leito de particulas a ser fluidizado pelas correntes de liquido e vapor. Nestas condições o presente trabalho estuda o efeito da adição de diversas quantidades de particulas de policloreto de vinila (O, 2, 4, 8 e 16g) a serem fluidizadas pelo liquido e vapor da dispersão, de forma a evitar a formação ou permitir a quebra de bolhas de grande diâmetros ou jatos de vapor, aumentando assim a interfacial entre as fases liquida e vapor. Para tal foi utilizada uma coluna de 5 cm de diâmetro com apenas um prato perfurado com 21% de área livre. A coluna foi operada em refluxo total, fixando-se a composição em 20, 40, 60, 80 e 90% de etanol e variando-se a vazão de vapor desde o limite minimo correspondente ao ponto de minima retenção de dispersão no prato, para operações sem sólidos ou de minima fluidização para as operações com sólidos, até seu limite máximo, que corresponde ao ponto onde a dispersão ocupa todo o espaço do estágio...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Not informed. / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Elétrica, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2017-07-13T19:29:20Z No. of bitstreams: 1 2017_DaviddeAlmeidaFiorillo.pdf: 8000444 bytes, checksum: fde681b947627d69e2b755576422579a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-08-03T17:41:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_DaviddeAlmeidaFiorillo.pdf: 8000444 bytes, checksum: fde681b947627d69e2b755576422579a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-03T17:41:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_DaviddeAlmeidaFiorillo.pdf: 8000444 bytes, checksum: fde681b947627d69e2b755576422579a (MD5) Previous issue date: 2017-08-03 / Este trabalho apresenta uma investigação da aplicação de invariantes do caos, em diferentes regiões de uma coluna de leito fluidizado experimental fria, capazes de quantificar os regimes de fluidização, enfatizando a identificação do regime rápido. O trabalho foi divido em duas etapas, o projeto de bancada e estudo de regiões característica de uma coluna de fluidização, a partir de simulação numérica, e análise não-linear a partir de séries temporais de pressão estática de coluna LFC (leito fluidizado circulante) experimental. A fase de projeto auxiliado por simulação numérica reuniu teorias e fundamentos da fluidodinâmica computacional, através do modelo TFM (Two Fluid Model), para compreensão do escoamento multifásicos numa coluna de leito fluidizado circulante (LFC) e estudo de mapeamento de suas regiões características em diversos regimes de fluidização. A fase experimental consistiu na montagem de bancada e ensaios preliminares para atenuação de ruído para observação de séries temporais do sinal de flutuação de pressão estática nas regiões características. Na etapa de ensaios, três tipos de partículas foram utilizados (vidro 355 µm, areia 1,0 mm e areia 1,2 mm), quando submetidas a condições operacionais específicas (fluxos do ar de entrada), desenvolveram os regimes de fluidização investigados (expandido, borbulhante, turbulento e rápido). A definição dos regimes de fluidização de referência é baseado na descrição da literatura e corrigido através da transparência da coluna LFC experimental. A análise não-linear, que consistiu na avaliação da evolução de invariantes do caos como a dimensão de correlação, entropia de Kolmogorov e o coeficiente de Hurst, de séries temporais de pressões estáticas, coletadas a partir de três regiões distintas de uma coluna de fluidização, submetidas a diferentes regimes e tipo de partículas. A metodologia proposta, permitiu investigar a evolução de indicadores baseados nas invariantes caóticas para quantificação dos estados de fluidização de referência. A principal contribuição desta análise, residiu numa nova abordagem de modelo não-paramétrico (tabela) baseada nas invariantes caóticas entre as regiões de uma coluna LFC. A proposta avalia a similaridade caótica, entre as regiões características de uma coluna LFC para quantificação dos regimes e consequente classificação. Esta técnica, associado a instrumentação rápida de medição de pressão estática, poderia ser usado para controlar regimes de fluidização de sistemas fluidizados como gaseificadores de leito fluidizado, melhorando seu desempenho na conversão de sólidos e gás combustível. O estudo concluiu que as invariantes do caos foram sensíveis aos regimes de fluidização e pouco dependeram das características das partículas. Apesar desta técnica não ter sido testada em colunas escalonadas, de acordo com a teoria, é possível inferir que as invariantes permanecerão sensíveis aos regimes de fluidização, e pouco sensível a mudança geométrica de uma coluna escalonada. Os principais impactos são redução da complexidade operacional para o controle de sistemas fluidizados contínuos, a quantificação do grau de turbulência global da coluna, redução da variabilidade dos produtos dos sistemas fluidizados, e incremento da repetibilidade do processo de leito fluidizado, uma vez que os regimes podem ser quantificados. / This work presents an investigation of the application of chaotic invariants in different regions of an isothermal experimental fluidized bed column, capable of quantifying the fluidization regimes, emphasizing the identification of the fast regime. The work was divided in two stages, the bench design and study of regions characteristic of a fluidization column, from numerical simulation, and non-linear analysis from time series of static pressure of experimental CFB (circulating fluidized bed) column. The numerical simulation-assisted design phase brought together theories and fundamentals of computational fluid dynamics through the Two Fluid Model (TFM) model, to understand the multiphase flow in a circulating fluidized bed (CFB) and mapping study of its characteristic regions in several fluidization regimes. The experimental phase consisted of the assembly of bench and preliminary tests for noise attenuation for observation of time series of the signal of static pressure fluctuation in the characteristic regions. In the test stage, three types of particles were used (355 μm glass, 1.0 mm sand and 1.2 mm sand), when subjected to specific operating conditions (incoming air flows), they developed the investigated fluidization regimes (expanded, bubbling, turbulent, and fast). The definition of the reference fluidization regimes is based on the literature description and corrected through the transparency of the experimental LFC column. The nonlinear analysis, which consisted in the evaluation of the evolution of chaos invariants such as the correlation dimension, Kolmogorov entropy and the Hurst exponent, of time series of static pressures, collected from three distinct regions of a fluidization column, subjected to different regimes and type of particles. The proposed methodology allowed to investigate the evolution of indicators based on the chaotic invariants for quantification of reference fluidization states. The main contribution of this analysis resided in a new non-parametric (table) model based on the chaotic invariants between the regions of an LFC column. The proposal evaluates the chaotic similarity between the characteristic regions of an LFC column for quantification of the regimes and consequent classification. This technique, coupled with rapid static pressure measurement instrumentation, could be used to control fluidization regimes of fluidized systems as fluidized bed gasifiers, improving their performance in the conversion of solids and fuel gas. The study concluded that chaotic invariants were sensitive to fluidization regimes and did not depend on particle characteristics. Although this technique has not been tested in staggered columns, according to the theory, it is possible to infer that the invariants will remain sensitive to the fluidization regimes, and little sensitivity to the geometric change of a stepped column. The main impacts are reducing the operational complexity for the control of continuous fluidized systems, quantifying the overall column turbulence, reducing the variability of the products of the fluidized systems, and increasing the repeatability of the fluidized bed process, since the regimes can be quantified.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1539.pdf: 2372215 bytes, checksum: f41ebdbbb8bebd481fc0db6869e5d14b (MD5) Previous issue date: 2006-03-02 / Universidade Federal de Sao Carlos / Brazil is a rich country in biodiversity holding a great variety of plants, being one of the main constituents - oil that has been searched by the industries, especially, pharmaceutic, food and cosmetic. Among the plants with these characteristics is the well -noted ginger, that has been used in treatments, from stomach to rheumatism problems, in culinary as condiments and also in perfumery. Depending on the importance and application of the essential oil, in literature, some types of extractors are found, being able to be cited the distillers of the types Clevenger, soxhlet and the one that uses supercritical CO2. Analyzing these extractors it was verified that these present advantages and disadvantages that motivated this work, that has as objective to develop, project, construct and operate an equipment that allows the extraction of the essential oils, using the principle of dragging through vapor and that makes it possible the manipulation of the variable pressure and temperature. The developed and constructed equipment is composed by a boiler, a chamber of extraction with three trays and a distiller, operating itself in the following conditions: pressure in boiler 1.2 kgf/cm² the 3,6 kgf/cm²; pressure in the chamber of extraction - 0,4 kgf/cm² the 3,6 kgf/cm²; temperature: 75°C 140°C; average outflow of distilled in 0,831l/h and a average outflow of water in the distiller of 125 l/h, trays - one, two and three and mass of ginger - 200g, 400g, 600g and 1200g. Optimum result gotten in this extractor was using three trays and mass of 400g of ginger, extracting a mass of 0,965g of oil, what it corresponds to a 1,7% text. In the comparison between these results and the gotten ones for the Clevenger, the extracted oil text was 2,77 and 1.70%, respectively, showing that the projected and constructed equipment extracted 63% more than the oil, in the same conditions and with 3 hours to less of operation. / O Brasil é um país rico em biodiversidade, detendo uma grande variedade de plantas, sendo que um dos principais constituintes o óleo, tem sido bastante procurado pelas indústrias, principalmente as farmacêuticas, alimentícias e de cosméticos. Dentre as plantas com estas características destacam-se o gengibre, que tem sido usado em tratamentos, desde problemas estomacais até reumatismo, na culinária como condimento e também em perfumaria. Dependendo da importância e aplicação do óleo essencial, na literatura encontram-se diversos tipos de extratores podendo ser citados os destiladores do tipo Clevenger, o do tipo soxhlet e o que utiliza o CO2 supercrítico. Analisando-se estes extratores, verificou-se que estes apresentam vantagens e desvantagens, o que motivou este trabalho, que tem por objetivo desenvolver, projetar, construir e operar um equipamento, que permita extrair óleos essenciais, usando o princípio do arraste por vapor e, que possibilite a manipulação das variáveis pressão e temperatura. O equipamento desenvolvido e construído é composto por uma caldeira, uma câmara de extração com três bandejas e um destilador, operando-se nas seguintes condições: pressão na caldeira 1,2 kgf/cm² a 3,6 kgf/cm²; pressão na câmara de extração - 0,4 kgf/cm² a 3,6 kgf/cm²; temperatura: 75°C a 140°C; vazão média de destilado em 0,831 l/h, vazão média de água no destilador de 125 l/h, bandejas uma, duas e três e massa de gengibre 200g, 400g, 600g e 1200g. O melhor resultado neste extrator foi obtido utilizando-se três bandejas e massa de 400g de gengibre, extraindo uma massa de 0,965g de óleo, o que corresponde a um teor de 1,7%. Na comparação entre estes resultados e os obtidos pelo Clevenger, o teor de óleo extraído foi 2,77 e 1,70%, respectivamente, mostrando que o equipamento projetado e construído extraiu 63% a mais de óleo, nas mesmas condições e com 3 horas a menos de operação.

Orientador: Reginaldo Guirardello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T09:24:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Abreu_JoaoCapistranoNobrede_M.pdf: 3369835 bytes, checksum: b9c03fa9e6a32f709124729a7a2c69e6 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O presente trabalho apresenta a modelagem e simulação de um reator de leito fluidizado trifásico aplicado ao hidroprocessamento de óleos pesados e resíduos de destilação. Duas reações principais foram consideradas no desenvolvimento do modelo, o hidrocraqueamento e a hidrodemetalização tendo sido a primeira considerada como exclusivamente térmica e a segunda como catalítica. O grau de mistura do reator foi representado de duas maneiras distintas. Inicialmente, considerou-se o sistema como formado por vários CSTRs hipotéticos em série, e em seguida como tendo o comportamento de um PFR com dispersão axial. As variáveis hidrodinâmicas foram estimadas pelo uso de correlações presentes na literatura e a alimentação foi caracterizada pelo uso do simulador comercial HYSIM. Os resultados obtidos foram analisados com respeito à teoria apresentada ao longo da dissertação, sendo finalmente feita uma comparação entre os dois modelos usados / Abstract: The present work presellts the modelillg alld simulatioll of a threephase catalytic reactor applied to the hydroprocessing of heavy oils and destillatioll residues. Two main reactions were considered in the development of the model, the hydrocracking and hydrodemetalization. The first was considered as exclusively thermic, and the second as catalytic. The degree of mixture ill the reactor was represellted by two distinct approaches. First the system was cOl1sidered as being composed of a series of CSTRs, alld secolld as a PFR with axial dispersion. The hydrodynamic variables were estimated by correlations available in the literature, and the feed was characterizaed by the commercial simulator HYSIM. The results obtailled were allalyzed with respect to the theory presellt ill this dissertation, alld the two approaches used were compared. / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marcio Luiz de Souza-Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T14:24:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_AlexandreMarconideSouzada_M.pdf: 847784 bytes, checksum: 7bc8fb092d72a04962a7f74ea4c89e9e (MD5) Previous issue date: 1998 / Mestrado

Orientador: Osvaldir Pereira Taranto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-26T04:46:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DanielaPiresda_M.pdf: 3068299 bytes, checksum: 81d56b5e0fe31162dba378fa7d811cad (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a fluidização de microgrânulos de celulose microcristalina (CMC), visando utilizar esta partícula num futuro processo de recobrimento. A CMC foi analisada em duas faixas de diâmetro e nas formas esférica e não­esférica. Foram analisados parâmetros fluidodinâmicos fundamentais, como a velocidade de mínima fluidização, a queda de pressão, a porosidade e a expansão do leito de partículas. O efeito do atrito devido à operação de fluidização foi estudado e verificou-se que, dentro da faixa de velocidades utilizada, este efeito é negligenciável. A distribuição de temperatura radial dentro do leito foi determinada à diferentes velocidades superficiais de ar. Estes perfis foram analisados de forma a verificar sua validade como indicador da qualidade de fluidização. Verificou-se a existência de perfis parabólicos que achatavam-se a medida que aumentava-se a velocidade de operação, indicando um aumento na homogeneidade na distribuição de sólidos dentro do leito. A partir da análise destas distribuições pode-se dizer que atinge-se uma boa qualidade de fluidização com velocidades de operação superiores a 7 vezes a velocidade de mínima fluidização. Nesta mesma condição encontra-se expansões do leito de 35% em relação à altura de mínima fluidização. Os resultados obtidos neste trabalho mostram que a CMC apresenta uma fluidização com qualidade e adequa-se ao processo. de recobrimento em leito fluidizado / Abstract: This work presents a study over the fluidization of microcristalline cellulose microgranules (CMC), aimming to the use of these partic1es in a future process of coating. CMC was analised in two ranges of partic1es diameter and in spherical and non­spherical forms. Some fundamental fluid-dynamic parameters were studied, like minimum fluidization velocity, pressure drop, porosity and bed expansion. The effect of rnction due to the fluidization operation were studied too and it was verified that this effect is neglectable within the range ofvelocity used. The bed temperature distribution over the radius was determined at different air superficial velocities. These profiles were analised in the form of verifying its validity as a fluidization quality indicator. It was verifyed the existence of parabolic profiles that tended to linearization when the velocity is rised, indicating an increase in the homogeneity of the concentration of solids in the bed. From the ana1ysis of these distributions, it can be said that a good fluidization quality achieved with operation velocities over seven times the minimun fluidization velocity. The results obtained in this work show that the CMC can be fluidized with quality and the solids circulation shall be adequate to the coating process in fluid bed. / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: João Alexandre F. R. Pereira, Valdemir Alexandre dos Santos / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T09:25:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vasconcelos_ElianeCardosode_D.pdf: 3754860 bytes, checksum: 9e207da528729142928aee3672104b7c (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Os biorreatores de leito fluidizado trifásico (Tree-Phase Fluidized-Bed-Bioreactor ¿ 3PFBB) apresentam vantagens como simplicidade de construção e elevados coeficientes de transferências de calor e massa. Entretanto, tem sido constatada a falta de modelos matemáticos adequados para descrever a fluidodinâmica dos mesmos, em função da complexidade do escoamento; restringindo sua utilização industrial. Uma das principais deficiências na elaboração dos modelos existentes tem sido a adoção de uma distribuição homogênea de biomassa. O presente trabalho tem como objetivo demonstrar a existência de uma distribuição não homogênea do perfil axial da fração volumétrica de biomassa, em um 3PFBB, através da modelagem e simulação desse perfil em diferentes condições operacionais. A técnica de atenuação de um feixe de luz visível foi adaptada para permitir a realização de medidas diretas da fração volumétrica de biomassa e foi aplicada a várias seções transversais do escoamento de um 3PFBB, desenvolvido para produzir etanol com auxílio de leveduras floculantes, em escala de laboratório. Um modelo semi-empírico elaborado com auxílio da análise dimensional ajustou-se satisfatoriamente aos dados experimentais. Os resultados da simulação demonstram uma grande dependência do perfil axial da fração volumétrica de biomassa com a altura relativa, ou distância da base do leito, para diferentes vazões da fase líquida... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The Three-Phase Fluidized-Bed-Bioreactor-3PFBB have advantages as construction simplicity and high mass and heat transfers coefficients. However, has been verified a lack of mathematical models adapted to describe the fluid dynamics of the same; restricting its industrial use. One of the main deficiencies in the elaboration of the existent models is the adoption of a homogeneous biomass distribution. The present work has a objective to demonstrate the existence of a non homogeneous distribution in the axial profile of the biomass holdup, in a 3PFBB, through the modeling and simulation of that profile in different operational conditions. The technique of attenuation of a visible light beam was adapted to allow the accomplishment of direct measures of the biomass holdup and it was applied to several traverse sections of the 3PFBB flow, developed to produce ethanol with aid of flocculent yeasts, in laboratory scale. A semi-empiric model elaborated with aid of the dimensional analysis was adjusted satisfactorily to the experimental data. The results of the simulation demonstrate a great dependence of the axial profile of the biomass holdup with the relative height, or distance or the bed base, for different liquid flow rate. The simulate profiles also demonstrated an important dependence with this parameter of the process and the reduction of the concentration gradient with the increase of the liquid flow rate... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores : Sandra Cristina dos Santos Rocha, Katia Tannous / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-02T14:14:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moris_VirginiaAparecidadaSilva_D.pdf: 6589502 bytes, checksum: 9c5c8361ff036d43da4fabcfd92bee23 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento e montagem de um leito vibrofluidizado juntamente com um sistema de amostragem para o estudo fluidodinâmico e a secagem de ácido adípico. A distribuição granulométrica do material encontra-se na faixa de 75 a 600 µm e densidade de 1340 kg/m3. O ácido adípico é muito utilizado na produção do fio de Nylon e entre os ácidos alifáticos dicarboxílicos é o mais importante. O conteúdo de umidade do produto comercial é de aproximadamente 0,25 % b.u. O material utilizado, o ácido adípico, apresenta dificuldades em atingir o regime de fluidização em leito fluidizado convencional, quando úmido. O efeito da vibração ajuda a manter o aglomerado em estado móvel, quando úmido, e melhora a taxa de circulação com quebra das bolhas, quando seco. O estudo fluidodinâmico foi realizado a partir das curvas de queda de pressão em função da velocidade do gás para o leito fluidizado convencional e vibrado. Verificou-se uma redução na queda de pressão na condição de mínima fluidização entre 4 e 32% e com o aumento da carga de partículas o efeito da vibração foi reduzido. As curvas fluido dinâmicas obtidas representaram reprodutibilidade das curvas apresentadas na literatura (Strumillo, 1980). A influência da distribuição granulométrica do ácido adípico no comportamento fluido dinâmico foi acompanhado com o aumento da freqüência de vibração imposta ao sistema. A análise do fator de vibração em função da freqüência de vibração mostrou que as partículas menores foram mais afetadas pelo efeito da vibração, comparando com as partículas maiores. A análise estatística mostrou que a queda de pressão e a velocidade na condição de mínima vibrofluidização foram fortemente influenciadas pela carga de partículas presentes no leito; observou-se o deslocamento das superfícies de respostas variando a carga de partículas. O estudo fluidodinâmico realizado com o material úmido mostrou que as forças interpartículas existentes no material umidificado artificialmente atuam de forma diferente comparadas às forças existentes no material úmido proveniente do processo de cristalização. O processo de secagem do ácido adípico é uma etapa importante, pois determina a qualidade do produto final, tanto em nível de conteúdo final de umidade, como de especificação do tamanho e forma dos cristais. O sistema de amostragem desenvolvido no trabalho apresentou bons resultados e praticamente não causou variação da massa do leito de partículas nos experimentos de secagem. As curvas de secagem obtidas no trabalho mostraram a existência dos dois períodos de taxa de secagem, constante e decrescente. O menor conteúdo de umidade final encontrado nos experimentos foi de aproximadamente 0,55% b.u. e a especificada para o produto comercial é de 0,25% b.u. Esse conteúdo de umidade pode ser alcançado em condições operacionais diferentes dos experimentos realizados no presente trabalho. Observou-se a variação do conteúdo de umidade com o tamanho do cristal, visto que o material apresenta uma ampla distribuição de tamanho -75 a 600 µm. Os resultados obtidos com as curvas das isotermas de dessorção à temperaturas de 40 e 60°C mostraram que a dessorção do material praticamente independe da umidade relativa do ambiente para as temperaturas analisadas. O material seco na indústria e no leito vibrofluidizado desenvolvido no trabalho apresentaram boa fluidez, o que foi verificado com os resultados de ângulo de repouso e Índice de Hausner obtidos no equipamento "Powder Characteristics" / Abstract: The objective of this work is the development and building of a vibrofluidized bed and sampling system for the fluid-dynamic study and drying of adipic acid. The adipic acid investigated in this work presents partic1e diameter in the range of 75 - 600 µm and density of 1340 kg/m3. Adpic acid is the main intermediate product in the synthesis of Nylon. It is the most important of all aliphatic dicarboxylic acid. The moisture content of commercial product is 0.25% w.b. The wet or moistened adipic acid has a tendency to agglomerate. In such case, fluidization does not occur and the partic1e can not be treated in conventional fluidized bed. The effect of vibration helps to maintain the agglomerate in mobile state, when wet, and it improves the circulation ofpartic1es by breaking of the bubbles, when dry. The fluid-dynamic study of the vibrofluidized bed has been done through the fluidization curves for both systems, conventional and vibrated, to verify the pressure drop variation versus air velocity as function of the vibration parameters, frequency and amplitude. The minimum fluidization pressure drop in vibrofluidized bed was found to be lower than in a conventional fluidized bed. With vibration imposition, it has been obtained a decrease on the minimum fluidization pressure drop in the range of 4 - 30%. The effect of vibration had a considerable attenuation on the minimum fluidization pressure drop with increase in the load of partic1es. The reproduction of distinct fluidization curves was obtained in this work as in the literature for a vibrofluidized bed (Strumillo, 1980). The influence of the partic1e size distribution was investigated through the fluidization curves for different vibration parameters. The curves obtained of vibration factor versus vibration frequency showed that for a fixed load, the smaller partic1es are more affected by the vibration than the larger ones. The statistical analysis showed that the minimum fluidization pressure drop and air velocity were influenced strongly by the load of particles, the displacement of the fitted surface was observed varying the load of particles. The fluid-dynamic study with the wet material showed that the interparticle forces in the artificially moistened material act in a different way compared to the existent forces in the industrial wet material, coming from the crystallization process. The drying process of adipic acid is an important stage, because it determines the quality of final product: moisture content and specification of the size and form of the crystals. The sampling system developed in this work presented good results and, practically, did not cause variation of the mass in the bed of particles in the drying experiments. The drying curves analysis showed two steps, constant and decreasing drying rates. The smallest final moisture content obtained was of 0.55 % w.b., while for the commercial product is of 0.25 % w.b. This final moisture content can be reduced by changing the operational conditions, like increasing the air temperature. The variation of the moisture content was observed for different sizes of crystals, due to a wide distribution of size, 75 - 600 µm. Sorption isotherms were determined at 40 and 60°C. The analysis of sorption isotherms curves showed that the moisture content is not related to water activity. The results of repose angle and Hausner lndex obtained in the equipment "Powder Characteristics" showed that the dry adipic acid in the industry and in the vibrofluidized bed developed in this work presented good flowtability / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Elias Basile Tambourgi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T18:02:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_JoseJailton_D.pdf: 13426615 bytes, checksum: a606104d8d768519e8dc080e0fe3b955 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: o uso de reatores de leito fluidizado trifásicos no tratamento de efluentes tem sido objeto de estudo de vários pesquisadores em todo o mundo, devido a diversas vantagens sobre os processos convencionais. A imobilização de microrganismos na superfície de partículas sólidas inertes representa o principal aspecto responsável pelas elevadas taxas de remoção de substrato alcançadas nos processos que utilizam tal técnica. O presente trabalho trata de uma inovação de caráter operacional em relação aos reatores de leito fluidizado trifásicos, a qual consiste na superposição de dois mecanismos num mesmo reator: a fluidização de uma fase sólida mais densa que o efluente com a flutuação de uma fase sólida menos densa que o efluente, o que proporcionou a denominação "reator de leito fluidizado híbrido" (RLFH). Para verificar a aplicabilidade da técnica de tratamento fez-se uso de efluentes sintéticos à base de corantes têxteis diretos, macronutrientes (nitrogênio e fósforo) e outras substâncias coadjuvantes, capazes de proporcionar o crescimento adequado dos microrganismos. Os suportes inertes testados foram: o carvão ativo granulado, a borracha vulcanizada triturada, a argila expandida granulada, o polietileno de alta densidade e a espuma de poliuretana. Avaliou-se o comportamento do RLFH no tocante à hidrodinâmica, contemplando a dispersão axial e o tempo de residência - usando-se. o modelo de Levenspiel e Bishop, além da fração volumétrica da fase dispersa. Estudou-se ainda o desempenho do reator na remoção da matéria orgânica - expressa em termos da demanda química de oxigênio (OQO), e remoção de cor do efluente - avaliada por via espectrofotométrica. Foram executados testes em regime de batelada e em regime contínuo, variando-se a vazão de ar, a vazão de efluente sintético, o tipo e a quantidade de suporte inerte no meio. Os resultados revelaram elevados graus de dispersão e retenção da fase gasosa ('holdup"). As eficiências de remoção de OQO foram superiores a 80% e as eficiências de remoção de cor foram da ordem de 80 %. O carvão ativo granulado, a borracha vulcanizada triturada e a espuma de poliuretana destacaram-se como os suportes inertes que produziram melhores resultados. A combinação do carvão ativo granulado (suporte inerte mais denso que o efluente) com a espuma de poliuretana (suporte inerte menos denso que o efluente) produziu melhores resultados que o uso do carvão ativo, isoladamente. A principal conclusão deste trabalho é que o RLFH apresenta melhor desempenho que os reatores de leito fluidizado convencionais, traduzindo-se numa nova alternativa para o tratamento de efluentes de natureza orgânica por via aeróbia, a exemplo dos efluentes têxteis, com a vantagem de ocupar menos área que as outras modalidades de processos aeróbios / Abstract: The use of fluidized bed reactors for wastewater treatment has been studied for many researchers around the world, because of their advantages over the conventional processes. The immobilization of microorganisms on the surface of inert carriers is the main reason of high biodegradation rates inherent to the processes based on this technique. The present work shows an innovative operational issue in relation to the fluidized bed reactors due to the combination of two mechanisms in the same equipment: the fluidization of one solid phase heavier than the wastewater and the fluctuation of other solid phase lighter than the liquid phase, providing the denomination "hybrid fluidized bed reactor" (HFBR). Synthetic wastewater obtained through the mixing of macronutrient substances (containing nitrogen and phosphor) and other substances with specific role in the microorganisms growth was used to verify the appliance of this treatment technique. The inert carriers tested were: granulated activated carbon (GAC), triturated wheel rubber, granulated expanded clay, pellets of high density polyethylene and cubes of polyurethane foam. The hydrodynamic of the reactor was studied in terms of its axial dispersion and mean residence time - using the model of Levenspiel and Bishop, and the gas holdup. The behaviour of the HFBR was evaluated in terms of COD and colour removal efficiencies, both parameters measured through molecular absorption spectrophotometry. Batch and continuous runs were performed, varying the following parameters: air and wastewater flowrates, the type and the proportion of inert carrier. The results showed high axial dispersion and gas holdup. The COD and colour removal efficiencies were both of about 80%. Granulated activated carbon, triturated wheel rubber and polyurethane foam have provided the best performance to the process. Besides, the use of GAC-polyurethane foam combination yielded better results than the use of GAC as the only inert carrier. The main conclusion of this work is that the "hybrid fluidized bed reactor" has provided an improvement in relation to the conventional fluidized bed reactors, revealing a novel alternative to treat organic wastewater like textile effluents, in an aerobic way, with the advantage of occupying less area than the other kind of aerobic processes / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química