O carvão mineral nacional representa uma alternativa atraente para a solução do problema energético do Brasil. Os maiores problemas técnicos associados à queima dos carvões minerais brasileiros referem-se à emissões de gases poluentes de enxofre e nitrogênio e a problemas causados por fusão de cinzas. Por outro lado, a queima eficiente e limpa de biomassa e resíduos industriais entre outros materiais combustíveis, pode trazer benefícios ambientais consideráveis. O processo de combustão em leito fluidizado é reconhecidamente flexível quanto ao uso de combustível, trabalha com baixas temperaturas que evitam a fusão de cinzas e diminuem a emissão de NOx e permite a remoção de SOx ainda dentro do leito, por meio da adição de calcário o que dispensa tratamento adicional para este gás. Considerando o exposto acima, uma planta piloto de combustão em leito fluidizado foi projetada e construída no NETeF da EESC/USP e utilizada inicialmente para testes de remoção de SO2 durante a queima de carvão. A concepção e construção do reator e de seus periféricos são discutidas e os resultados são apresentados. Na absorção de SO2 duas variáveis foram consideradas; a relação molar Ca/S e o excesso de ar de combustão. Os resultados mostram eficiência de remoção de SO2 de até 94% para relação Ca/S = 4 e excesso de ar de 21%. Para a relação Ca/S = 1, a mais baixa utilizada neste trabalho e que representa a condição estequiométrica, este valor cai para 55%. O excesso de ar mostrou um papel claro, porém mais modesto. A redução do excesso de ar de 21% para a condição estequiométrica levou a eficiência de 94 para 84%. / The utilization of coal is an attractive way to reduce some of the energy problems in Brazil. Major problems associated with coal combustion are polutant emissions, mainly SOx and NOx and ash fusion. Additionally, the efficient combustion of biomass and industrial hazardous wastes, among other fuels, can bring a significant environmental benefit. Fluidized bed combustion is recognized to be flexible in the use of fuel, produce low temperature that avoid ash fusion and reduce NOx emissions, and allow SOx absorption by limestone inside the bed, what makes unnecessary additional gas treatment for this pollutant. Considering that, a fluidized bed combustion pilot plant was projected and built in NETeF at EESC/USP and initially used for investigations of the SO2 absorption by limestone during coal combustion. The concept and construction of the plant are presented and discussed and the results are shown. Regarding the absorption of SO2, two variables were investigated, namely the molar ratio Ca/S and the excess of combustion air. An absorption efficiency of up to 94% was achieved with Ca/S = 4 and excess air of 21%. When Ca/S = 1 was used - what represents the stoichiometric ratio and was the lowest used in this work, this efficiency dropped to 55%. Excess air showed a clear but more modest role. The decrease of excess air from 21% to the stoichiometric condition decreased the efficiency from 94 to 84%.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCFSC.pdf: 4163212 bytes, checksum: 6916c3896f8d95c3ccab19a7afcdae15 (MD5) Previous issue date: 2003-07-29 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this work equipment developments and techniques for aerodynamics and heat transfer studies in a vibro-fluidized bed are presented. The equipment projected and built consists of an acrylic bed with a circular section of 0.12 m diameter and 0.5 m height, with an eccentric mechanism that allowed the amplitude variation, and through the motor speed, variation in the frequency vibration. The aerodynamics study in a vibro-fluidized bed has been carried out through the analysis of the fluidization and standard deviation curves obtained for both systems (conventional and vibrated), in order to verify the pressure drop in the bed and the oscillation around the average, in function of the vibrational frequency and the initial bed height. The bed was constituted of ballotini glass spheres of 700 µm. The global heat transfer coefficient between immersed test body and the bed was obtained from two geometric configurations: cylinder and spheres. For the spherical geometry three different diameters were studied. In both geometries an electric resistances for the bodies heating was used. The local heat transfer coefficient was obtained from a similar cylinder to the one described previously, however equipped with a platinum sensor. This sensor consisted of a quartz piece with a fine platinum film linked to an electric circuit that through appropriate equation and monitor software allowed the obtaining of this coefficient. The influence of the superficial air velocity, vibrational frequency, particle size, forms and size of the tests bodies were analyzed. The aerodynamic results showed that, without vibration, the instantaneous pressure had a significant increase with the intensity vibration, with a maximum value in most of the results. The difference for an experimental condition for another one, is the angular area of the cylinder in which this tendency happens for the coefficient. When compared with the bed without vibration, just fluidized it, was verified that the values obtained in this work for the local coefficient have a similar behavior to the ones found in the literature. oscillation observed in the deviation standard curves are independent of the bed height. In the vibro-fluidized beds these oscillation showed a strong dependence on the bed height and on the dimensionless parameter, in the interval of variables studied. The results of the global heat transfer coefficient showed an increase of h, with the imposition of vibrations, with smaller particle size and for larger air velocity, for both studied geometries. When analyzed locally, it was observed that hθ had a significant increase with the intensity vibration, with a maximum value in most of the results. The difference for an experimental condition for another one, is the angular area of the cylinder in which this tendency happens for the coefficient. When compared with the bed without vibration, just fluidized it, was verified that the values obtained in this work for the local coefficient have a similar behavior to the ones found in the literature. / Neste trabalho são apresentados desenvolvimentos de equipamentos e técnicas para estudos de fluidodinâmica e de transferência de calor em um leito vibro-fluidizado. O equipamento projetado e construído consiste de um leito em acrílico de seção circular de 0,12 m de diâmetro por 0,5 m de altura, possui um mecanismo excêntrico que permite a variação da amplitude, e através da velocidade do motor, uma variação da freqüência de vibração. O estudo da fluidodinâmica do leito vibro-fluidizado foi realizado através da análise das curvas de fluidização e de desvio padrão obtidas para ambos os sistemas, convencional e vibrado, com o objetivo de verificar a variação e a oscilação em torno da média, da diferença de pressão do leito, em função da freqüência e da altura inicial do leito. O leito foi formado por partículas esféricas de vidro ballotini de 700 µm. O coeficiente global de transferência de calor entre um corpo submerso e o leito, foi obtido a partir de duas configurações geométricas: cilindros e esferas. No caso da geometria esférica estudou-se o coeficiente em três diferentes diâmetros. Em ambas as geometrias utilizou-se resistências elétricas para o aquecimento dos corpos. O coeficiente local de transferência de calor foi obtido a partir de um cilindro equipado em sua superfície com um sensor de platina. Este sensor consiste de uma peça de quartzo que possui em sua superfície um fino filme de platina ligado a um circuito elétrico que através de equacionamento adequado e um software de monitoração permitiu a obtenção deste coeficiente. Foram analisados a influência da velocidade superficial do ar, freqüência vibracional, diâmetro de partícula, tamanho e forma do corpo de testes. Os resultados mostraram que, na ausência de vibração, as flutuações instantâneas de pressão, observadas nas curvas de desvio padrão, independem da altura do leito de partículas. Para os leitos vibro-fluidizados estas flutuações mostraram uma forte dependência da altura do leito e do parâmetro vibracional, dentro do intervalo de variáveis estudado. Os resultados para o coeficiente global de transferência de calor mostraram um aumento deste coeficiente, com a imposição das vibrações, com menores diâmetros de partículas, e para maiores velocidades de ar, para ambas as geometrias estudadas. Quando analisado localmente, observou-se nos resultados que o coeficiente teve um aumento significativo com a intensidade vibracional, apresentando um valor máximo na maioria dos resultados. O que diferenciou uma condição experimental da outra foi a região angular do cilindro na qual ocorre esta tendência para o coeficiente. Quando comparado com o leito sem vibração, apenas fluidizado, verificou-se que os valores obtidos neste trabalho para o coeficiente local têm um comportamento similar ao encontrado na literatura.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5078.pdf: 4584807 bytes, checksum: 70e2c15d24d5960f2013d1c5b90260f9 (MD5) Previous issue date: 2013-03-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / Convective drying of leaves involves heat and mass transfer in packed-beds of deformable material, since the leaves shrink significantly when the moisture is removed. Therefore, the packing structure changes over time, and the transfer properties alter as well. An additional drawback is the challenge to obtain reproducible packings, given the random nature of packing for such an irregular type of material. In this work, an experimental investigation was conducted to analyze how basil leaves (Ocimum basilicum L.) behave during drying focusing in the challenging characteristics of this particulate phase. A full characterization of the leaves as a particulate solid was conducted by measuring their dimensions, specific density, initial moisture content and equilibrium moisture content. Loose and compacted bulk densities were measured for beds of leaves under different moisture content. Results indicate that the basil leaves have a low sphericity (=0.160), a high projected area (Aproj=4.55 cm2) and density equal to 0.874 g.cm-3. Bulk density of fresh leaves was 0.089 g.cm-3 in loosely packed-beds, and 0.198 g.cm-3 in compacted packed-beds. Drying experiments were performed in a range of 30 to 60oC under different air-particle contact modes, including fixed and moving beds. Drying cells 10 cm in diameter with heights of either 1 or 12 cm (corresponding to thin-layer and deep-layer beds respectively) were tested with air flowing perpendicular to the samples. In moving beds, a rectangular chamber of dimensions 20 cm x 11 cm was used, also with air flowing perpendicular to the samples. In the conditions tested, problems were observed regarding reproducibility of data of moisture content versus time, bed shrinking, channeling and non-homogeneous drying. It was demonstrated that these problems appear due to the inherent characteristics of the leaves (low density, high ratios of surface area to volume, rough surface, etc.), and also due to their biological variability, which made it difficult to obtain packed-beds with reproducible characteristics in different assays. Homogeneous drying was obtained only for moving beds with vertical vibration, under dimensionless vibration parameter equal to 1.0 and an amplitude of vibration of 0.5 cm. The effect of the cell diameter to mean leaf size ratio (D/dm) on the bulk densities and drying rates was also investigated. For that, the size of leaves was reduced by cutting them in two parts widthways (half-sized particles), and also in four parts, width- and lengthways (quarter-sized particles), resulting in D/dm= 4.2 (whole leaves), 5.3 and 7.8 (half- and quarter-sized leaves respectively). It was observed that loose and compacted bulk densities did not vary significantly for beds of half-sized particles, but increased approximately 20% in beds of quarter-sized leaves. Regarding the drying rates, a tendency of an increase as D/dm was raised to 7.8 was observed, but the variation remained within the range of standard deviation of experimental data. Axial shrinking of the beds throughout drying was measured in deep packed-beds. The initial bed height was reduced by approximately 47% after 100 minutes of drying at 60 oC. The pressure drop through the bed decreased drastically when the leaves were dried, resulting in an increase by 141 times in the bed permeability for drying at a temperature of 60°C. The results obtained show that the packed-bed structure strongly affects the heat and mass transfer during convective drying of leaves. / A secagem convectiva de folhas envolve os processos de transferência de calor e massa em leitos empacotados de materiais deformáveis, uma vez que as folhas apresentam um elevado encolhimento com a redução da umidade. Desta forma, a estrutura do pacote de folhas muda ao longo do tempo de secagem, e as propriedades de transferência também se alteram. Um inconveniente adicional é a dificuldade de se obter pacotes reprodutíveis, devido à natureza aleatória dos empacotamentos constituídos por este tipo de material, que tem formatos irregulares. Neste trabalho, uma investigação experimental foi realizada com o intuito de avaliar como as folhas de manjericão (Ocimum basilicum L.) comportam-se durante o processo de secagem, levando em consideração as características desta fase particulada. Uma caracterização completa das folhas enquanto um sólido particulado foi realizada medindo-se suas dimensões características, massa específica, teor de umidade inicial e teor de umidade de equilíbrio. As densidades bulk solta e compactada foram medidas para leitos de folhas com diferentes teores de umidade. Os resultados indicam que as folhas de manjericão possuem baixa esfericidade (=0,160), elevada área projetada (Aproj=4,55 cm2) e massa específica igual a 0,874 g.cm-3. As densidades bulk obtidas para as folhas in-natura foram iguais a 0,089 g.cm-3 e 0,198 g.cm-3, para os leitos com empacotamento solto e compactado, respectivamente. Experimentos de secagem foram realizados para temperaturas do ar de secagem entre 30 e 60°C, e com os leitos de folhas sendo submetidos a diferentes formas de contato sólido-fluido, incluindo leitos fixos e móveis. Células de secagem com 10,0 cm de diâmetro e com alturas de 1,0 ou 12,0 cm (correspondendo às alturas de leitos com camada fina e espessa, respectivamente) foram testadas com escoamento de ar perpendicular ao material. Nos ensaios de secagem em leitos móveis, uma câmara retangular com área de seção transversal de 20,0 cm x 11,0 cm foi usada, também com escoamento de ar perpendicular às amostras. Nas condições investigadas, problemas com relação à reprodutibilidade das curvas de cinética de secagem, encolhimento do leito, canalização do ar nas proximidades das paredes da célula e secagem não homogênea foram observados. Foi demonstrado que estes problemas aparecem como consequência das características inerentes às folhas (baixa massa específica, elevada relação Ap/Vp, rugosidade superficial, etc.), e também devido à variabilidade biológica, que dificulta a obtenção de pacotes de folhas com características similares entre diferentes ensaios. Um produto final seco de forma homogênea foi obtido somente para os ensaios realizados em leitos móveis com vibração vertical, utilizando adimensional de vibração igual a 1,0 e amplitude vibracional de 0,5 cm. O efeito da razão D/dm (diâmetro da célula/dimensão média da folha) sobre as densidades bulk e taxas de secagem foi também avaliado. Para isto, as folhas inteiras (D/dm=4,2) foram cortadas em duas e em quatro partes (valores de D/dm=5,3 e 7,8, respectivamente). Verificou-se que as densidades bulk médias solta e compactada não variaram significativamente para os leitos de folhas cortadas em duas partes, mas aumentaram em 20% para as folhas cortadas em quatro partes em relação às folhas inteiras. Em relação às taxas de secagem, uma tendência de aumento foi observada quando D/dm passou de 4,2 para 7,8, mas as diferenças mantiveram-se dentro da faixa de desvios padrão dos dados experimentais. O encolhimento axial dos leitos foi medido durante ensaios de secagem utilizando camadas espessas de folhas. A altura inicial dos leitos de folhas foi reduzida em aproximadamente 47% após cerca de 100 minutos de secagem para os ensaios de secagem realizados a 60°C. Os valores de queda de pressão através do leito diminuíram bastante quando as folhas foram secas, resultando em um aumento de 141 vezes na permeabilidade do leito para a secagem com o uso de T=60°C. Os resultados experimentais obtidos neste trabalho mostram que a estrutura dos leitos de folhas afetam fortemente as transferências de calor e massa que ocorrem durante a secagem das folhas.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6377.pdf: 3624064 bytes, checksum: 56ae61fcdd47f14e581796897d07e260 (MD5) Previous issue date: 2014-08-22 / Universidade Federal de Sao Carlos / Typical hydrometallurgical processes for metal production such as zinc, copper, nickel and cobalt, among others, are carried out in huge electrochemical tankhouses since only low current densities can be applied in order to obtain a good deposit quality. In this work, the development of a new equipment was proposed for metal electrowinning from the leached ore extract aiming to overcome the limitations reported. The two pieces of equipment proposed are called three-dimensional electrochemical reactors with pulsed-bed electrode (PBE) and spouted-bed electrode (SBE), which are composed of small particles that provide a great improvement in specific surface area, using only a small amount of reactor volume, allowing high current densities to be applied, consequently diminishing the need for huge electrowinning tankhouses. An analysis and comparison of these two electrodes were based on the dependent variables current efficiency (CE), energy consumption (EC) and space-time yield (Y), that are considered the most important variables affecting electrochemical processes and reactors. Designs of experiments (DoE) were carried out in order to determine the best conditions achievable and also to obtain a deep understanding of the influences of each variable on the electrowinning process. In order to do that, the current density (i), time of packed bed (tp), time of fluidized bed (tf), sulfuric acid concentration (Cs) and electrode thickness (e) were studied. It was verified that time of fluidized bed has a negative effect on the process and must be reduced to its minimal value, which is 2 s, that is enough to recirculate and mix the particles in order to prevent from electrode clogging and also short-circuit. During the packed bed, best electrodeposition rates are achieved and it must be increased to its maximum possible value. Current density also must be increased in order to prevent from anodic zones during the fluidization step. Once established that low CE values are due to existence of anodic zones, it was clear the need of reducing acid concentration to its minimum value (100 g L-1), since lower values would increase the cell potential (Ecell) and cause a dendritic growth that is the major cause of short-circuit. Finally, the best condition was obtained by the union of all this information, allied with the reduction of electrode thickness, in order to make the overpotential profile more even inside the electrode. Thus, the best condition for copper electrowinning using a PBE was 2600 A m-2 of i, 54 s of tp, 116 g L-1 of H2SO4 and 2.4 cm of electrode thickness, providing 100% of EC, 1.7 kWh kg-1of CE and 76 kg m-3h-1of Y. These values are considered much superiors to those found in the conventional copper electrowinning processes. From this experience, it was decided to study the copper electrowinning using a SBE which also have promising features in this field. In this way, the independent variables current density (i), supporting electrolyte concentration (Cs), pH, electrolyte temperature (T) and electrode thickness (e) were studied. It was verified that, in accordance with the results of PBE, the current density must be increased in order to prevent from anodic zones; more concentrated supporting electrolytes improve CE and also decrease Ecell; low pH values also decrease Ecell, although values lower than 1.0 depreciate CE; and the electrolyte temperature have more impact in the dissolution rate than in the electrodeposition rate. In this case, the electrode thickness doesn t improve much, thus the best condition obtained for copper electrowinning into the SBE was: 1.8 M Na2SO4; pH 1.0; T = 40 ºC and e = 2.1 cm, could achieve 97% EC, 2.7 kWh kg-1 CE and 109 kg m-3h-1 Y. With exception to the energy consumption, the SBE presented a better performance than the conventional reactors used in industry, even better than the PBE, once it worked at 100% CE in many conditions imposed. It also presented very much higher Y values than the PBE. Even though, taking into account the hydrometallurgical industry needs, the PBE presented results that would attend those needs, once cost is the major issue in most of industry. Moreover, a difference of only 100 mV in cell potential is responsible for a big reduction in energy consumption and, consequently, cost of production. / Os processos hidrometalúrgicos atuais para produção de metais tais como zinco, cobre, níquel e cobalto, entre outros, empregam grandes tanques de eletrodeposição que demandam uma grande área devido à baixa corrente elétrica que deve ser aplicada para a obtenção de um depósito de qualidade. Neste projeto de pesquisa propõe-se o desenvolvimento de um novo equipamento para a eletrorrecuperação de metais a partir do extrato lixiviado do minério visando superar as limitações apresentadas anteriormente. Os equipamentos propostos, denominados reatores eletroquímicos tridimensionais de eletrodo de leito pulsante (ELP) e de eletrodo de leito de jorro (ELJ), são compostos por pequenas partículas que proporcionam uma área superficial específica elevada em pequenos volumes de equipamento, permitindo-se assim que valores de corrente elevados possam ser aplicados, diminuindo assim a necessidade de grandes tanques de eletrorrecuperação. Os diferentes eletrodos foram analisados em função da eficiência de corrente (EC), consumo energético (CE) e rendimento espaço-tempo (Y) do processo de eletrodeposição. No reator com ELP foram realizados planejamentos estatísticos para se determinar a condição otimizada do processo além de se conhecer qual a influência de cada variável independente no processo. Para isto foram realizados experimentos variando-se a densidade de corrente elétrica (i), o tempo de leito fixo (tp), o tempo de leito fluidizado (tf), a concentração de eletrólito suporte (Cs) e a espessura do reator (e). Verificou-se que o tempo de leito fluidizado apresenta efeito negativo no processo, devendo ser reduzido ao mínimo valor possível, que seja suficiente para realizar sua função de movimentar e homogeneizar as partículas, evitando aglomeração e curto-circuito. Verificou-se que um valor de tf igual a 2 s é suficiente para isto, desde que o pulso seja realizado de forma a misturar as partículas, evitando um curto-circuito. Durante o estado de leito fixo, melhores taxas de eletrodeposição de metais foram obtidas e, por esta razão, a variável tp deve ser maximizada. A i também deve ser maximizada para reduzir, ou mesmo impedir, a existência de zonas anódicas durante a fluidização do leito. Uma vez estabelecido que os baixos valores de EC foram atribuídos à existência de zonas anódicas, ficou evidente a necessidade de se reduzir a concentração de ácido sulfúrico (eletrólito suporte) ao limite mínimo de 100 g L-1, sendo que valores menores causam um aumento demasiado do potencial de célula e como consequência um crescimento dendrítico do eletrodepósito de cobre sobre a partícula, provocando o curto-circuito do sistema devido ao contato de eletrodepósito com o contra-eletrodo. Por fim, a condição ótima foi encontrada através do uso de técnicas estatísticas. Uma condição necessária para se melhorar a performance do reator eletroquímico foi a diminuição da espessura do reator, de maneira a melhorar a distribuição do sobrepotencial no eletrodo, diminuindo zonas de dissolução anódica. A condição ótima obtida para a eletrorrecuperação de cobre em ELP foi de 2600 A m-2, tp = 54 s,116 g L-1 de H2SO4 e espessura de 2,4 cm, proporcionando 100% de EC, 1,7 kWh kg-1 de CE e 76 kg m-3h-1 de Y, valores superiores aos obtidos no processo convencional da indústria hidrometalúrgica. A partir da experiência adquirida com o ELP, decidiu-se estudar a utilização do ELJ, uma vez que este reator também apresentaria características hidrodinâmicas promissoras para a eletrorrecuperação de cobre. Desta forma, foram estudadas as variáveis independentes densidade de corrente elétrica (i), concentração de eletrólito suporte (Cs), pH, temperatura do eletrólito (T) e espessura do eletrodo (e) sobre a EC, CE e Y do processo. No caso do ELJ foi utilizado como eletrólito suporte o sulfato e sódio e estudou-se o efeito do pH sobre o processo. Verificou-se que, da mesma forma que o observado para o ELP, a densidade de corrente deve ser maximizada para se evitar zonas anódicas, soluções mais concentradas de ácido favorecem a EC e diminuem o potencial de célula, melhorando o CE, pHs menores também diminuem o potencial de célula, entretanto interferem de forma negativa na EC, sendo que pHs menores que 1,0 devem ser evitados; a temperatura do eletrólito atuou de forma negativa, interferindo mais na reação de dissolução do que na de eletrodeposição. No caso do ELJ, a espessura do eletrodo não apresentou grandes melhorias no processo. A condição ótima obtida foi: 1,8 mol L-1 de Na2SO4; pH 1,0; T = 40 ºC e e = 2,1 cm, que proporcionou 97% de EC, 2,7 kWh kg-1 de CE e 109 kg m-3h-1 de Y. Com exceção do consumo energético, o ELJ apresentou valores bastante superiores aos encontrados na indústria, inclusive superiores aos obtidos no ELP, uma vez que operou a 100% de EC para diversas condições e apresentou rendimento muito superior ao do ELP. Todavia, comparando-se com as necessidades da indústria hidrometalúrgica, o ELP apresentou resultados mais favoráveis do que o ELJ, uma vez que um dos interesses principais da indústria é reduzir o custo do processo, ou seja, a característica mais importante para a indústria hidrometalúrgica de uma forma geral é o consumo energético do processo, de modo que uma diferença de apenas 100 mV no potencial de célula representa uma redução de custos considerável.

O carvão mineral nacional representa uma alternativa atraente para a solução do problema energético do Brasil. Os maiores problemas técnicos associados à queima dos carvões minerais brasileiros referem-se à emissões de gases poluentes de enxofre e nitrogênio e a problemas causados por fusão de cinzas. Por outro lado, a queima eficiente e limpa de biomassa e resíduos industriais entre outros materiais combustíveis, pode trazer benefícios ambientais consideráveis. O processo de combustão em leito fluidizado é reconhecidamente flexível quanto ao uso de combustível, trabalha com baixas temperaturas que evitam a fusão de cinzas e diminuem a emissão de NOx e permite a remoção de SOx ainda dentro do leito, por meio da adição de calcário o que dispensa tratamento adicional para este gás. Considerando o exposto acima, uma planta piloto de combustão em leito fluidizado foi projetada e construída no NETeF da EESC/USP e utilizada inicialmente para testes de remoção de SO2 durante a queima de carvão. A concepção e construção do reator e de seus periféricos são discutidas e os resultados são apresentados. Na absorção de SO2 duas variáveis foram consideradas; a relação molar Ca/S e o excesso de ar de combustão. Os resultados mostram eficiência de remoção de SO2 de até 94% para relação Ca/S = 4 e excesso de ar de 21%. Para a relação Ca/S = 1, a mais baixa utilizada neste trabalho e que representa a condição estequiométrica, este valor cai para 55%. O excesso de ar mostrou um papel claro, porém mais modesto. A redução do excesso de ar de 21% para a condição estequiométrica levou a eficiência de 94 para 84%. / The utilization of coal is an attractive way to reduce some of the energy problems in Brazil. Major problems associated with coal combustion are polutant emissions, mainly SOx and NOx and ash fusion. Additionally, the efficient combustion of biomass and industrial hazardous wastes, among other fuels, can bring a significant environmental benefit. Fluidized bed combustion is recognized to be flexible in the use of fuel, produce low temperature that avoid ash fusion and reduce NOx emissions, and allow SOx absorption by limestone inside the bed, what makes unnecessary additional gas treatment for this pollutant. Considering that, a fluidized bed combustion pilot plant was projected and built in NETeF at EESC/USP and initially used for investigations of the SO2 absorption by limestone during coal combustion. The concept and construction of the plant are presented and discussed and the results are shown. Regarding the absorption of SO2, two variables were investigated, namely the molar ratio Ca/S and the excess of combustion air. An absorption efficiency of up to 94% was achieved with Ca/S = 4 and excess air of 21%. When Ca/S = 1 was used - what represents the stoichiometric ratio and was the lowest used in this work, this efficiency dropped to 55%. Excess air showed a clear but more modest role. The decrease of excess air from 21% to the stoichiometric condition decreased the efficiency from 94 to 84%.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-10-17T16:51:04Z No. of bitstreams: 1 VIMÁRIO SIMÕES SILVA - TESE PPGEP 2004..pdf: 7946663 bytes, checksum: d4d441a16d5722370a6af66bb77ae188 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-17T16:51:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VIMÁRIO SIMÕES SILVA - TESE PPGEP 2004..pdf: 7946663 bytes, checksum: d4d441a16d5722370a6af66bb77ae188 (MD5) Previous issue date: 2004-08-31 / Os microrganismos, além de sua importância industrial na obtenção por via biotecnológica de diversos produtos, podem ser utilizados diretamente como alimento para humanos e animais. Neste contexto, vem crescendo o interesse pelo aproveitamento de fontes proteicas não tradicionais, na formulação de ração animal. A utilização de leveduras, tem por meta suprir a carência de proteínas e vitaminas BI. A operação de secagem é importante porque prepara o produto com as características necessárias para atender as exigências de mercado e dentro deste contexto, o leito de jorro e leito fluidizado podem ser utilizados como mais uma opção dentro dos diversos tipos de secadores ora empregados nesta operação. A matéria prima utilizada neste trabalho foi à levedura do gênero Saccharomyces cerevisiae prensada do tipo comercial (fermento biológico fresco da marca Fleischmann"), com umidade média de 70% em base úmida, de cor creme, e granulometria média de 0,991 mm. Os experimentos de secagem de levedura foram realizados em leito de inertes constituído de partículas de poliestireno de 3,26 mm em coluna de 10,3 cm de diâmetro e 25,3 cm de altura. Inicialmente foram levantados dados de equilíbrio higroscópico da levedura a 25, 30, 40 e 49 °C e as isotermas de dessorção obtidas foram ajustadas pelos modelos de GAB e BET Numa segunda etapa, foi estudada a fluidodinâmica do leito de jorro e leito fluidizado para analisar o efeito da presença de leveduras sobre o comportamento do leito de inertes e definir as condições mínimas de operação de modo a estabelecer a matriz de planejamento fatorial. Com o objetivo de analisar e comparar o desempenho dos leitos fluidodinamicamente ativos foi estudada a secagem em leito de jorro e leito fluidizado. Para isto, foi seguido um planejamento fatorial tendo como variáveis de entrada a velocidade do ar e a quantidade de leveduras alimentada, e, como respostas, o rendimento, retenção, perdas, umidade do produto e teor de proteínas. A temperatura foi fixada entre 38 e 44 °C. para todos os experimentos. As taxas instantâneas de evaporação de água apresentaram flutuações na maioria dos ensaios, tanto em leito de jorro como em leito fluidizado, as eficiências energéticas de secagem foram relativamente baixas nos dois processos, em torno de 5 a 50%. A cinética de produção de pó mostrou comportamento crescente e praticamente linear em todos os experimentos. Foi obtido nos ensaios em leito de jorro, um conteúdo de umidade no produto entre 11,65 a 31,34%, em base úmida, e teor proteínas entre 50,09 e 52,68%. Para o leito fluidizado em 7,98 a 48,72% de umidade e 40,6 a 49,7% de proteínas Diante do exposto, o secador de leito de jorro apresentou melhor desempenho, visto que, na qualidade do produto, a umidade e teor de proteínas apresentaram melhores resultados, e um maior rendimento e menor retenção de pó. Comparado com outros secadores, apresentou desempenho maior em termos de proteínas e performance, sendo recomendado estudar o processamento com temperaturas maiores de modo a reduzir o teor de umidade do produto. / Microorganisms, aside from their industrial importance in obtaining several products by biotechnology, can be used directly as food for humans and animals. In this context, an interest in non-conventional sources of protein for animal feed has been growing. The use of yeasts has the aim of supplying the proteins and vitamin B1 requirement. The drying operation is important because it prepares the product with the characteristics necessary for attending to the market demands and in this context the spouted bed and the fluidized bed can be used as one more option in the various types of dryers used in this operation. The raw material used in this work was pressed Saccharomyces cerevisiae commercial type yeast (fresh biological Fleischmann yeast), with an average moisture of 70% in a wet base, cream-colored, and an average size of 0.991 mm. The yeast drying experiments were performed in inert beds constituted by polystyrene particles of 3.26 mm in a column of 10.3 cm of diameter and 25.3 cm of height. The yeast was fed at the top of the column in an intermittent regime. Initially data of hygroscopic equilibrium of the yeast were studied at 25. 30, 40 and 49 °C and the obtained desorption isotherms were adjusted by the GAB and BET models. In a second stage, the fluid dynamics of the spouted bed and the fluidized bed was studied to analyze the effect of the presence of yeast on the behavior of the inert particles bed and to define the minimal operating conditions so that the matrix of factorial design was established. With the objective of analyzing and comparing the performance of the dynamically active beds, the drying of yeast in the spouted and the fluidized bed was studied. For this, a factorial experimental design was followed. The input variables were the velocity of the air and the quantity of yeast fed and as response variables the product yield, retention, loses, moisture and protein content of the dried yeast. The temperature was fixed between 38 and 44 °C for all the experiments. The instant water evaporation rate presented fluctuations in most of the experiments, both in the spouted bed and in the fluidized bed. The drying energy efficiency was relatively low in both processes, in turn of 5 and 50 %. The powder production kinetics showed an increasing and practically linear behavior in all the experiments. The moisture content of the product varied between 11.65 and 31.34% in a wet base and a protein content between 50.09 and 52.68% was obtained in the spouted bed tests. For the fluidized bed a 7.98 to 48.72% moisture and 40.6 to 49.7% proteins were obtained. The spouted bed dryer presented a better performance, inasmuch as, in the quality of the product, the moisture and the protein content presented best results and a greater yield and less retention of powder. Compared to other dryers, it presented a better operation in terms of protein and performance. It is recommended to study the process in a higher temperature interval so as to reduce the moisture content of the product.

Tese de Programa Doutoral. Engenharia Química e Biológica. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2012

Neste trabalho estudou-se o efeito da granulometria do calcário na absorção de SO2 em batelada em reator de leito fluidizado borbulhante. Conversão e coeficiente global de reação foram estabelecidos a partir de condições simuladas, típicas de combustão em leito fluidizado. O sistema experimental foi constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm. Utilizou-se granulometria estreita de dois tipos de calcários com diâmetros médios de 390, 462, 545, 650 e 770 &#956m. A areia de quartzo que compunha o leito tinha diâmetro igual ao do calcário. O ar foi aquecido por resistências elétricas e acrescido de frações de SO2, alcançado concentrações em torno de 1000 ppm. Os experimentos foram realizados com bateladas de 50 g de calcário, temperatura fixa de 850°C, e relação entre velocidades de fluidização e de mínima fluidização foi mantida 4/1. Os resultados mostram que a conversão variou entre 10 a 40% para o calcário magnesiano e 8 a 25% para o calcítico. O coeficiente global de taxa de reação aumentou com redução do diâmetro. O modelo de redução de dados não respondeu satisfatoriamente para partículas de 462 e 390 &#956m. / This work concerns the study of the effect of limestone particle size on S02 absorption in bench fluidized bed reactor plant. Conversion and global reaction rate coefficients were established for simulated conditions typical to fluidized bed combustion of coal. The reactor had an internal diameter of 160 mm and 450 high. The bed was fluidized with air containing a concentration of about 1000 ppm of S02. Narrows size distribution of two types of limestone with overage diameters of 390, 462, 545,650 and 770 mm. It were used sand of quartz that composed the bed had the same diameter of the limestone. The experiments were carried out on a batch mode introducing samples of 50 g limestone into the bed. The temperature of the process was fixed in 850ºC. The ration between gas fluidization velocity and minimum fluidization velocity was fixed about 4/1. The results show that the conversion varied among 10 to 40% for the magnesiano and 8 to 25% for the calcítico limestone. The global of reaction rate coefficient increased with reduction of diameter. The data reduction model did not answer satisfactorily for particles of 462 and 390 &#956m.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:19:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10549_Dissertação Final de Mestrado - Patrick Pereira dos Santos pdf.pdf: 1786502 bytes, checksum: 12741abd43efcd788ea4b6e5943a02d2 (MD5) Previous issue date: 2018-05-10 / A beterraba é uma hortaliça rica em nutrientes, principalmente, minerais. A coloração avermelhada forte deve-se a presença do pigmento betalaína que contém ação antioxidante. Alguns compostos presentes na beterraba são sensíveis à exposição ao calor. Deste modo, o objetivo deste trabalho é a avaliação de dois métodos de secagem do extrato aquoso de beterraba. Os métodos serão: secagem em leito em espuma e por atomização. Na secagem em leito de espuma será avaliado a performance de dois agentes espumantes, estudado a cinética do processo, ao empregar as temperaturas do ar de secagem de 40, 50, 60, 70 e 80 ºC. Para secagem por atomização será empregada a temperatura do ar de 180 ºC e concentrações de maltodextrina (5, 10, 15, 20 e 25%). Os extratos secos obtidos dos

Neste trabalho estudou-se o efeito da granulometria do calcário na absorção de SO2 em batelada em reator de leito fluidizado borbulhante. Conversão e coeficiente global de reação foram estabelecidos a partir de condições simuladas, típicas de combustão em leito fluidizado. O sistema experimental foi constituído por um reator de 160 mm de diâmetro interno e altura de 450 mm. Utilizou-se granulometria estreita de dois tipos de calcários com diâmetros médios de 390, 462, 545, 650 e 770 &#956m. A areia de quartzo que compunha o leito tinha diâmetro igual ao do calcário. O ar foi aquecido por resistências elétricas e acrescido de frações de SO2, alcançado concentrações em torno de 1000 ppm. Os experimentos foram realizados com bateladas de 50 g de calcário, temperatura fixa de 850°C, e relação entre velocidades de fluidização e de mínima fluidização foi mantida 4/1. Os resultados mostram que a conversão variou entre 10 a 40% para o calcário magnesiano e 8 a 25% para o calcítico. O coeficiente global de taxa de reação aumentou com redução do diâmetro. O modelo de redução de dados não respondeu satisfatoriamente para partículas de 462 e 390 &#956m. / This work concerns the study of the effect of limestone particle size on S02 absorption in bench fluidized bed reactor plant. Conversion and global reaction rate coefficients were established for simulated conditions typical to fluidized bed combustion of coal. The reactor had an internal diameter of 160 mm and 450 high. The bed was fluidized with air containing a concentration of about 1000 ppm of S02. Narrows size distribution of two types of limestone with overage diameters of 390, 462, 545,650 and 770 mm. It were used sand of quartz that composed the bed had the same diameter of the limestone. The experiments were carried out on a batch mode introducing samples of 50 g limestone into the bed. The temperature of the process was fixed in 850ºC. The ration between gas fluidization velocity and minimum fluidization velocity was fixed about 4/1. The results show that the conversion varied among 10 to 40% for the magnesiano and 8 to 25% for the calcítico limestone. The global of reaction rate coefficient increased with reduction of diameter. The data reduction model did not answer satisfactorily for particles of 462 and 390 &#956m.