Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4278.pdf: 2318736 bytes, checksum: 3acec36bf269f6ec60d7415f31fe6a10 (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / In this work, the influence of operating conditions on the evaporation rate of water was analyzed for drying in a spouted bed. Experiments were done for two different inlet air geometries and inert particles loads for variable paste feed flow rates and inlet air temperature and velocity. Distilled water was employed as standard paste and glass beads of 2,18mm and 2512,6 ± 0,1kg/m3 as the inert phase. The drying chamber consisted essentially of an inox cylindrical column with 120cm in height and 30cm in diameter, and a conical bottom with an angle of 60° and 23cm high. The orthogonal central composite design was used to specify the experimental conditions. Inlet air temperature and velocity, bed pressure drop, exhaust temperature and dry and wet bulb temperature at the cyclone were measured during the experiments. Results have showed that the inlet air geometry had a weak influence on the bed fluidynamic stability. The maximum evaporation rate for both inlet air geometries was of 60ml/min, under operating conditions of 115ºC 1,55u/ujm and for 8,5kg particle load. An experimental correlation was proposed to estimate de rate of water evaporation as a function of the independent variables considered. With the experimental design analysis on the water evaporation rate it was possible to identify the most significant factors that influence the process. The information obtained in this work may be the basis for future work in this field with real pastes. / Neste trabalho, realizou-se uma análise da influência das condições operacionais na taxa de evaporação de água em leito de jorro. O procedimento experimental foi conduzido empregando-se duas geometrias do bocal de entrada do gás e diferentes valores de massa de partículas inertes, vazão de alimentação da pasta, temperatura e velocidade do ar de entrada. Como pasta padrão utilizou-se água destilada e como inertes esferas de vidro com 2,18mm e 2512,6 ± 0,1kg/m3. A câmara de secagem é composta por uma coluna cilíndrica de aço inox com 120 cm de altura e 30 cm de diâmetro, base cônica inferior com ângulo de 60° e altura do cone de 23 cm. Foi desenvolvido um planejamento composto central ortogonal para a determinação e otimização das condições experimentais. Durante o procedimento experimental foram coletados os valores de velocidade do ar de entrada, da queda de pressão do leito, da temperatura do ar de entrada, do ar de saída, de bulbo seco e bulbo úmido na saída do ciclone. Por meio das informações obtidas durante o desenvolvimento deste trabalho constatou-se que, nas condições operacionais estudas, a geometria do bocal de entrada de ar interferiu tanto na fluidodinâmica do leito seco quanto do leito úmido. Os ensaios de evaporação de água mostraram que a taxa máxima de evaporação para ambas as geometrias de bocal de entrada de gás foi de 60ml/min, nas condições de 115ºC 1,55u/ujm e 8,5kg. Foi proposta ainda uma equação empírica que representasse a taxa de evaporação de água em função das variáveis independentes analisadas. A aplicação da técnica de regressão múltipla possibilitou determinar quais fatores exercem maior influência sobre o processo de evaporação de água em leito de jorro. Desta forma, as informações obtidas neste trabalho servirão como base para o estudo futuro da secagem de pastas reais.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-04-25T22:57:38Z No. of bitstreams: 1 GabrielaDinizFonseca_DISSERT.pdf: 1765873 bytes, checksum: 5a2297e7f8e6f38144397041114ffaff (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-04-27T23:04:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 GabrielaDinizFonseca_DISSERT.pdf: 1765873 bytes, checksum: 5a2297e7f8e6f38144397041114ffaff (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-27T23:04:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GabrielaDinizFonseca_DISSERT.pdf: 1765873 bytes, checksum: 5a2297e7f8e6f38144397041114ffaff (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / A quitosana ? um co-pol?mero biocompat?vel e biodegrad?vel amplamente usado em sistemas de libera??o de f?rmacos. A co-reticula??o da quitosana com sulfato de s?dio e genipina para forma??o de sistemas particulados ? capaz de tornar estes mais resistentes ao pH ?cido e modificar a cin?tica de libera??o de f?rmacos para a via oral. A triancinolona ? um glicocortic?ide de ampla aplica??o terap?utica por suas a??es antiinflamat?ria e imunossupressora. Os sistemas particulados foram preparados por co-reticula??o e caracterizadas quanto ao tamanho de part?cula, PDI, potencial zeta, grau de reticula??o, taxa de encapsula??o, MEV, espectroscopia de infravermelho, an?lise t?rmica, cin?tica de libera??o e estudo em c?lulas tumorais. Inicialmente foram preparadas nanopart?culas com sulfato de s?dio, sem genipina, contendo triancinolona, avaliando a propor??o do volume das fases f?rmaco/pol?mero, concentra??o de sulfato de s?dio e polissorbato 80, tempo e modo de imers?o das fases. O sistema definido para a reticula??o com a genipina apresentou tamanho de 312,20 ? 5,70 nm, PDI 0,342 ? 0,013 e potencial zeta 20,18 ? 2,28 mV. A genipina foi introduzida no sistema em diferentes concentra??es (0,5; 1,0 e 2,0 mM) e tempos de reticula??o (3, 6, 12 e 24 h). Na an?lise do tempo de reticula??o com genipina 0,5 mM, os sistemas obtiveram tamanho de 235,1 a 334,4 nm, PDI de 0,321 a 0,392 e potencial zeta de 20,92 a 30,39 mV, com grau de reticula??o que variou de 14 a 30 %. As nanopart?culas sem genipina, 6 h e 24 h de reticula??o foram escolhidas para a secagem por spray-drying, formando micropart?culas de nanopart?culas. A an?lise por micrografia eletr?nica de varredura revelou que as micropart?culas apresentaram morfologia esf?rica. A taxa de encapsula??o foi de 75 ? 2,3% usando metodologia CLAE validada. A caracteriza??o dos sistemas por infravermelho evidenciou as intera??es entre os componentes da formula??o. A an?lise t?rmica mostrou que os sistemas com maior grau de reticula??o, apresentaram uma maior estabilidade t?rmica. Na cin?tica de libera??o, o aumento do grau de reticula??o foi capaz de diminuir a velocidade de libera??o da triancinolona. Nos estudos com c?lulas HepG2 e HT-29 os sistemas microparticulados contendo triancinolona e genipina com tempo de reticula??o de 24 h apresentaram um potencial para atividade antitumoral nas c?lulas de linhagem hep?ticas HepG2. Com isso, um novo sistema de libera??o a base de quitosana obtido por co-reticula??o com sulfato de s?dio e genipina contendo triancinolona foi obtido com potencial antitumoral hep?tico. / Chitosan is a polymer biocompatibility and biodegradability widely used in drug delivery systems. The co-crosslinking of chitosan with sodium sulfate and genipin, to form particulate systems is related of making them more resistant to acidic pH and to modulate the release kinetics for the oral route. Triamcinolone is a glucocorticoid with anti-inflammatory and immunosuppressive actions. The nanoparticles were prepared by co-crosslinking and characterized for particle size, PDI, zeta potential, crosslinking degree, encapsulation rate, morphology, infrared spectroscopy, thermal analysis, release kinetics and cells studies. The nanoparticles were prepared initially without genipin with sodium sulphate and the particles parameters were monitored in function of different ratio of drug / polymer, different concentrations of sodium sulfate and polysorbate 80 and the drip mode of crosslinkers on polymers. After optimizing conditions, the chosen system parameters without genipin included mean diameter of 312.20 ? 5.70 nm, PDI 0.342 ? 0.013 and zeta potential of 20.18 ? 2.28 mV. The genipin was introduced into the system analyzing different concentrations (0.5, 1.0 and 2.0 mM) and crosslinking times (3, 6, 12 and 24 h). Evaluating crosslinking time with genipin (0.5 mM) it was showed that varying the genipin reaction time the systems size ranged from 235.1 to 334.4 nm, the PDI from 0.321 to 0.392 and zeta potential 20.92 to 30.39 mV. The crosslinking degree that coud vary from 14 to 30 %. Nanoparticles without genipina, 6 h and 24 h crosslinking time were dried by spray-drying method. Analysis by scanning electron micrograph (SEM) revealed that the microparticles showed spherical morphology. The encapsulation rate was 75 ? 2.3 % using validated HPLC methodology. The infrared analysis showed chemical interactions between the components of the formulation. Thermal analysis showed that systems with a higher degree of crosslinking had a higher thermal stability. On release kinetics, increasing the degree of crosslinking was able to decrease the concentration and rate of release of triamcinolone. In studies with liver cancer cells (HepG2) and colon (HT-29), the microparticulate prepared with triamcinolone and 24 h of crosslinking with genipin showed a potential for antitumor activity in hepatic cell line HepG2. Therefore, a new delivery system for triamcinolone on polymeric nanoparticles of chitosan cocrosslinked with genipin and sodium sulfate was obtained with hepatic antitumor potential.

Submitted by Nathalya Silva (nathyjf033@gmail.com) on 2017-04-24T19:49:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_SolucaoEquacoesBalanco.pdf: 13765561 bytes, checksum: 76cb5628e30109a10b363ed3f225400e (MD5) / Approved for entry into archive by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2017-04-25T21:39:33Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_SolucaoEquacoesBalanco.pdf: 13765561 bytes, checksum: 76cb5628e30109a10b363ed3f225400e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-25T21:39:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Tese_SolucaoEquacoesBalanco.pdf: 13765561 bytes, checksum: 76cb5628e30109a10b363ed3f225400e (MD5) Previous issue date: 2011-12 / A evolução da distribuição do tamanho de partículas em muitos campos da ciência aplicada como cristalização, física de aerossol, química coloidal e processo de polimerização, pode ser obtida pela solução da equação de balanço populacional (PBE). A técnica da transformada de Laplace com inversão numérica foi usada para resolver uma equação integro-diferencial parcial que relaciona a modelagem matemática do problema físico para estudar processos convectivos com taxas de nascimento e morte de partículas e aerossóis. Tal modelo é governado PBE, na qual leva em consideração a nucleação, crescimento e processos de coagulação. Um método Bayesiano foi usado para resolver o problema inverso hiperbólico e não-linear, e estimar a função densidade de tamanho de partículas, e assim prever o comportamento dinâmico do sistema físico. Especificamente o filtro de partículas com amostragem e Reamostragem por Importância Sequencial (SIR) foi utilizado como metodologia de solução do problema. Através dessas soluções, resultados numéricos foram obtidos e comparados com os disponíveis na literatura para sistemas particulados, permitindo uma avaliação crítica da presente metodologia de solução. / The evolution of particle size distribution in many fields of applied science, such as crystallization, aerosols, colloids, and polymer processing, can be obtained by solving population balance equation (PBE). The Laplace transform technique with numerical inversion was used to solve an integro-partial-differential equation related to the mathematical modeling of the physical problem to study convective processes with birth and death rates of particles or aerosols. Such model is governed by the population balance equation (PBE), in which is taken into account the nucleation, growth and coagulation processes. A Bayesian method was employed to solve the hyperbolic and non-linear inverse problem and estimate the size distribution density function, thus predicting the dynamic behavior of the physical system. Specifically the particle filter with sampling Importance Resampling (SIR) has been applied as a method of solving the problem. From these solutions, numerical results were obtained and compared with those in the literature for particulate systems permitting a critical evaluation of the present solution methodology.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:57:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRB.pdf: 3410137 bytes, checksum: 75aa0317bec922b4072abef227bf9acd (MD5) Previous issue date: 2006-03-09 / Universidade Federal de Sao Carlos / Studies accomplished in the structure of tubular fixed beds proved that the porosity in these systems presents an oscillatory behavior along the radial direction. The non-uniformity of the porosity generates a behavior of the velocity profile, inside the bed, characterized by oscillations in the central region and a peak of larger width in the region close to the wall. This velocity profile determines the residence time of the reactants, for example, and presents a strong influence in the heat and mass transfer coefficients of these systems. In spite of the progress obtained in that subject, it is still difficult to obtain the measure of flow velocity inside the bed without causing disturbances in its structure. Due to this restriction, indirect forms of experimental measure of the velocity distribution in these systems have been proposed to evaluate the fluid dynamics inside the bed. The most common way to obtain, experimentally, the velocity distribution inside the bed is to measure it outside the bed, at a certain distance from its exit, and then infer it inside the bed by considering that the flow measured at this point maintains the fluid dynamics characteristics at the interface. Looking for an alternative way to infer the velocity profile inside the fixed bed, this work proposes a measure of the change in flow characteristics from the exit of the fixed bed to the point of experimental measurement. The measure proposed before takes into account the change in the radial mean velocity evaluated over an area close to the central part of the flow. This measure is based on simulated results accomplished between these two points, located outside the fixed bed, from an appropriated boundary condition at the interface. This boundary condition at interface is the result of other simulations performed inside the fixed bed, from a convenient model proposed for this region. Both simulations were accomplished by using a simulator developed in FORTRAN language, based on a CFD numeric technique for outside and a standard finite difference method for inside the fixed bed. The validity of the proposed procedure was verified by comparing the velocity distribution simulated at a position pointed out in an experimental measurement of the velocity distribution obtained in the literature, and with similar operational conditions. By doing this validation, it was established a relationship between the change in flow characteristics and the axial position of measurement. As a result, it was possible to infer how much of the flow characteristics in the interface are observed from the position chose for measurement along the axial direction of the flow. Better results were observed in systems with a high dimensionless D/Dp relation and low values of Reynolds number for the flow simulations accomplished in the exit area of the bed. Deviations from experimental data, varying between 2,97% and 30,23%, were verified for different operational conditions of the system. Through the central velocity simulation along in the empty tube axial position, were possible to map the empty tube influences on the flow in the fixed bed exit area, evaluating the difference of that central medium velocity with the calculated for the bed exit. / Estudos realizados na estrutura de leitos fixos tubulares já comprovaram que a porosidade neste sistema apresenta um comportamento oscilatório na direção radial. A não-uniformidade da porosidade gera um comportamento do perfil de velocidades, no interior do leito, caracterizado por oscilações na região central e um pico de maior amplitude na região próxima à parede. Este perfil de velocidades determina o tempo de residência de reagentes, por exemplo, e apresenta uma forte influência na transferência de calor e massa no sistema. Apesar dos avanços nesse tema, ainda é muito difícil obter uma medida de velocidade de escoamento no interior do leito sem causar-lhe perturbações ou alterações de sua estrutura. Devido a esta restrição, formas indiretas de medida experimental da velocidade neste sistema têm sido propostas para avaliar a fluidodinâmica no interior do leito. Uma das formas mais comuns para obter experimentalmente essa velocidade é medi-la em regiões do escoamento fora do leito, a uma determinada distância da saída do mesmo, considerando-se que o escoamento nesse ponto de medida mantenha as características fluidodinâmicas da interface. Frente aos questionamentos sobre a validade de inferir a velocidade de escoamento no interior do leito fixo a partir de medidas experimentais realizadas fora do mesmo, o presente trabalho aborda um estudo sobre a perda das características do escoamento a partir da saída do leito fixo até o ponto de medida experimental. Para a avaliação do problema, são realizadas simulações na região compreendida entre a interface leito-tubo e a posição de medida do perfil de velocidades, utilizando como condição de contorno na interface a resposta de um modelo proposto para o interior do leito fixo. As simulações foram realizadas utilizando-se um simulador desenvolvido em linguagem FORTRAN, baseado em uma técnica numérica de Fluidodinâmica Computacional. Utilizando-se condições semelhantes à literatura verificou-se a confiabilidade do modelo proposto para a fluidodinâmica no interior do leito, através da comparação de resultados experimentais medidos fora do leito com resultados simulados, para a posição de medida. Avaliou-se também a extensão do efeito do tubo vazio sobre o comportamento do escoamento na região de saída do leito, discriminando-se quanto do comportamento do escoamento no interior do leito é observado pela medida realizada fora do mesmo. Observou-se melhores resultados em sistemas com um elevado adimensional D/Dp e baixos valores do número de Reynolds para as simulações do escoamento realizadas na região de saída do leito. Nestes resultados verificaram-se desvios variando entre 2,97% e 30,23% em relação a dados experimentais, para diferentes condições operacionais do sistema. Através da simulação da velocidade central ao longo da posição axial no tubo vazio, foi possível mapear a influencia do tubo vazio sobre o escoamento na região de saída do leito fixo, avaliando a diferença dessa velocidade média central com relação a mesma calculada à saída do leito.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseMSB.pdf: 1062102 bytes, checksum: 27907a1d7ce15f71f0846c6655982b70 (MD5) Previous issue date: 2006-08-01 / Financiadora de Estudos e Projetos / This research study presents an investigation to quantify the stability of spouting regimes (by pressure fluctuations) and particle segregation level in conical spouted beds operated with a variety of particle combinations with uniform size or size distribution. In the presence of glycerol, a study on the effect of interparticle forces in the conical spouted bed fluid dynamics behavior with inert particle mixtures was also employed. Data show that, at a standard deviation from pressure signals of 50 Pa, in beds composed of inert particle of uniform size or size distribution stable spouting regime can be achieved. Moreover, the analysis of segregation indexes revealed that particle segregation becomes less pronounced as dpL/dpS is reduced from 2.85 to 1.98 and bed height is increased from 0.105 to 0.195 m. When glycerol is added into the bed, the results show that the dimensionless minimum spouting velocity (vmj/vmj0) does not change significantly with increase in glycerol concentration for the reference mixture. However, for all other mixtures of dpL/dpS > 1.98 employed, vmj/vmj0 increases with increase in the glycerol concentration into the bed, and this increase is more pronounced for flat and binary mixtures. The dimensionless of minimum spouting pressure drop (∆Pmj/∆Pmj0) decreases with increase in the glycerol concentration for all mixtures used. The application of a theoretical analysis, predicting the interparticle forces, shows that the change in minimum spouting condition as glycerol concentration increases can be explained by the magnitude of these forces. / Nesta pesquisa foi realizada a investigação da estabilidade do regime de jorro por flutuações de pressão e dos níveis de segregação no leito operando com uma variedade de combinações de partículas que apresentam tamanhos uniformes ou distribuição de tamanhos. Também, em presença de glicerol, foi realizado um estudo sobre o efeito das forças interpartículas no comportamento fluidodinâmico do leito de jorro com misturas de tamanhos de partículas. Os dados mostram que com um desvio padrão de 50 Pa o regime de jorro estável pode ser atingido para os leitos com partículas de tamanho uniforme ou com misturas de tamanhos. Além disso, a segregação de partículas torna-se menos pronunciada à medida que a razão dpL/dpS é reduzida de 2,85 para 1,98 e a altura de leito é aumentada de 0,105 para 0,195 m. Para o leito com glicerol, os resultados mostram que para as partículas de referência de composição B a velocidade de mínimo jorro (vmj) não varia significativamente com o aumento da concentração de glicerol. Porém, para as outras misturas de composição B empregadas, vmj aumenta com o aumento na concentração de glicerol no leito somente para misturas com razão dpL/dpS > 1,98, sendo que este aumento é mais pronunciado para as misturas plana e binária. Para todas as misturas estudadas a queda de pressão no leito (∆Pmj) diminui com o aumento da concentração de glicerol. A aplicação de uma formulação teórica para estimar as forças coesivas, resultantes das pontes líquidas estabelecidas entre as partículas do leito, demonstra que as variações nas condições de mínimo jorro decorrentes do aumento na concentração de glicerol podem ser previstas pela ordem de grandeza destas forças.

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 2016-06-02T19:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCPN.pdf: 1947104 bytes, checksum: 83f6be7e33c74b245d8130de2b6102df (MD5) Previous issue date: 2004-03-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Pneumatic dryers are widely applied in industry, mainly because the transport of particulate material can be performed simultaneously with heating and drying operations. However, the design of such equipment is still based on empirical knowledge and fundamental researches on drying still need further development because few experimental works in literature focus simultaneously the momentum, heat and mass transfer mechanisms involved during a drying process. Therefore, the purpose of this work is to analyze the fluid dynamic and thermal behavior in a vertical pneumatic bed by carrying out experimental investigation and analyzing the variables and parameters involved in the process through correlations available in literature and mathematical models, aiming to contribute for a better understanding of the drying phenomena. In the tests was employed a drying bed made of galvanized iron with diameter of 53.4mm, length of 4.1m. The solids are fed into the tube by a gravitational feeder. The experimental data were obtained for two materials: glass spheres (flat surface and non porous structures) and alumina particles (wrinkled surface and porous structures), both with mean diameter of 3.68mm. From experimental results, it was possible to check the operational behavior of the solids feeder, to estimate the fluid-wall attrition coefficient and to identify the flow regimes by locating the dilute and dense phase regions in curves of pressure gradient versus air velocity. The thermal analysis was accomplished by measuring gas and solids temperature profiles and also by solving the energy balances applied to solid and fluid phases. Therefore, it was possible to compare the experimental and theoretical profiles of gas and solids temperatures and also to determine the gas-solid heat transfer coefficient under different conditions of solid flow rates and air velocity. A comparison between the heat transfer coefficient and pressure drop versus air velocity curves shows that the gas-solid heat transfer coefficients are higher in the transition between the dense and dilute regimes. Concerning the investigation of drying in pneumatic beds, it was observed that it is very difficult to measure precisely the local values of gas and solid moistures and the solids temperature, mainly at dilute flow conditions. Through the simulation of one-dimensional mathematical models from Rocha (1988) and Pelegrina and Crapiste (2001) it was verified that the theoretical profiles of gas and solids temperature and moisture are strongly dependent on the correlations used for estimation of heat transfer coefficients. It can be concluded that further studies on the drying in pneumatic beds require the improvement of experimental techniques and the development of new methodologies aiming the validation of models. / Os secadores pneumáticos são muito utilizados na indústria, uma vez que durante a operação podem ocorrer simultaneamente o transporte, o aquecimento e a secagem de material particulado. Entretanto, os projetos para este tipo de equipamento ainda são baseados em conhecimentos empíricos e as pesquisas fundamentais não têm tido progressos significativos devido à escassez de trabalhos experimentais que analisem os mecanismos de transferência de quantidade de movimento, calor e massa envolvidos durante o processo de secagem. Desta forma, o objetivo desse trabalho é analisar o comportamento fluidodinâmico e térmico de um leito de transporte pneumático e contribuir com a determinação experimental ou via correlações disponíveis na literatura das variáveis e parâmetros envolvidos no processo, para posterior conclusão do estudo da secagem e da análise da modelagem matemática. O leito de secagem utilizado apresenta uma tubulação de ferro galvanizado com 53,4mm de diâmetro interno e aproximadamente 4,1m de altura. A alimentação de sólidos foi feita por um alimentador tipo gravitacional. Os dados experimentais foram obtidos para dois materiais com características diferentes: esferas de vidro (superfície lisa e estrutura não porosa) e partículas de alumina (superfície rugosa e estrutura porosa), ambas com diâmetro médio de 3,68mm. A análise experimental do comportamento fluidodinâmico do leito pneumático possibilitou a verificação do comportamento operacional do alimentador de sólidos, a determinação do coeficiente de atrito fluido-parede, a identificação dos regimes de escoamento e com isso a possibilidade de mapear as regiões de fase densa e diluída durante o transporte dos materiais. A análise térmica foi realizada através de experimentos para determinação da temperatura do gás e dos sólidos ao longo do leito e também via resolução de equações de balanço de energia para as fases. Desta forma, foi possível comparar o comportamento dos perfis experimentais e teóricos de temperatura do gás e dos sólidos e ainda determinar o coeficiente de transferência de calor gás-sólido sob diferentes condições de vazões de sólidos e velocidade do gás. A observação dos valores de coeficiente de transferência de calor assim como das curvas características para identificação dos regimes de escoamento indicaram que o coeficiente de transferência de calor gás-sólido é maior na faixa de transição entre o escoamento denso e diluído. Com relação à experimentação observou-se que para estudos da secagem em leitos pneumáticos ainda existe uma grande dificuldade em se determinar precisamente os valores locais (pontuais) de umidade do gás e dos sólidos e de temperatura dos sólidos, principalmente para condições de escoamento em regime diluído. Através da simulação dos modelos matemáticos unidimensionais de Rocha (1988) e Pelegrina e Crapiste (2001) verificou-se que os perfis teóricos de temperatura e umidade, do gás e dos sólidos, foram bastante dependentes das correlações utilizadas para determinação do coeficiente de transferência de calor. Para estudos da secagem em leitos pneumáticos há a necessidade de melhorar a experimentação e desenvolver metodologias para buscar a validação com resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4643.pdf: 11178307 bytes, checksum: b2f19d45bb0943c68a36e0794b2f1f11 (MD5) Previous issue date: 2012-08-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / The radial and axial distributions of coarse solids when fed directly in a riser are unknown, despite this type of feeding is very important for drying and preheating of solids during conveying. In this context, this thesis focused on studying the diluted conveying of coarse solids in a riser that was fed by a Venturi feeder in vertical orientation. Experiments were done with particles of 1mm averaged diameter conveyed in a riser (5.32cm of diameter) to obtain the mass loading ratio used in simulations. The assays also made pressure data available to verify the simulations. Eulerian simulations using models based on kinetic granular theory were done. The main goal was to evaluate solids distribution in gas-solid flow for this type of system. The 2D simulations were used to get a stable pattern downstream the feeder after the development length. However, the solid feeding structures generated near feeding percolated the entire riser and, as a consequence, there was no stable pattern. As a consequence, no pattern was found to represent solid phase behavior, since the axial symmetric assumption is invalid for the Venturi feeder. Therefore, only 3D simulations can be used to study asymmetric feeding for the conditions applied, even for a relatively long riser with small diameter. Experimental pressure data was approximately predicted by 3D simulations and prediction was better as the mesh was refined. However, the refined meshes applied in shorter risers to decrease computational effort showed the same solid flow behavior that was seen in the coarser mesh. The 3D simulations showed that there were clusters in the entire experimental riser. Moreover, clusters were generated by solid phase flow near feeding and some of them percolated the entire riser while mixing others. In addition, simulations showed that the bypass region on feeding is in the opposite side from feeding pipe. / As distribuições radial e axial de material particulado grosseiro em trecho vertical com alimentação nesta mesma orientação são desconhecidas. Tendo em vista a importância desta configuração para aplicações de secagem e préaquecimento de sólidos na indústria, foi analisado o comportamento do escoamento gás-sólido em transporte pneumático diluído alimentado diretamente em trecho ascendente utilizando-se um dispositivo Venturi. Para tanto, a tese apresenta simulações eulerianas com modelos baseados na teoria cinética granular do escoamento gás-sólido em um trecho vertical. Simulações com hipótese de simetria axial (bidimensionais) e tridimensionais foram realizadas. A razão mássica de carga utilizada nas simulações foi obtida em ensaios experimentais com transportador de mesmas dimensões que as simuladas. Apesar de a simetria axial ser inválida para o alimentador em questão, as simulações bidimensionais foram realizadas com o objetivo de encontrar um padrão radial de escoamento para regiões que se afastassem da alimentação. No entanto, avaliou-se que a alimentação influía nos campos escalares de fração de sólidos das soluções numéricas para comprimentos relativamente longos. Assim, somente simulações tridimensionais puderam ser usadas para analisar o escoamento até a altura simulada para o alimentador em questão. As simulações tridimensionais mostraram a existência de uma série de agrupamentos de sólidos ao longo do trecho ascendente. As condições para a formação desses agrupamentos originavam-se da própria alimentação de sólidos. Na ausência de dados experimentais com relação aos detalhes da fluidodinâmica da fase sólida, foram obtidos resultados de pressão ao longo de um transportador pneumático para verificação experimental das simulações. O perfil de queda de pressão obtido na simulação tridimensional aproximou-se dos resultados experimentais. Além disso, o refinamento de malha reduziu os desvios comparativos de perda de pressão na alimentação. Devido à redução dos desvios experimentais, dois refinamentos de malha foram realizados. Ambos verificaram a formação de agrupamentos obtida com a malha grosseira.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6629.pdf: 3375730 bytes, checksum: 54f313bfb4ec2a792568f4d1ff246fc9 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / The direct control of the product moisture content in dryers would be more interesting. However, as it happens with other processes, it is a concentration control, which is commonly dependent on slow or expensive procedures for industrial purposes. One way to reduce these costs is by using other sensors, whose response is faster, which have a lower cost and which can supply the required information for a physical-mathematical model which represents the process. In this context, the aim of this work was to use a virtual sensor for the online measurement of the moisture of the powder produced on a spouted bed used for drying of pastes. In order to do so, firstly water evaporation and whole milk drying experiments were carried out, for the determination of the dynamic behavior of the analyzed drying process. Afterwards, a hybrid CST/neural model was satisfactorily fit to experimental data for posterior use as a part of the virtual sensor. The sensor was able to estimate the powder moisture content, even when the dryer was submitted to open-loop disturbances. The virtual sensor was then used as a part of a simulated inferential controller for the powder moisture content. A classic PI controller was used. The controlled variable was the powder moisture content (inferred by the hybrid neural model) and the manipulated variables were those related to heat transfer. Two similar situations were simulated: one which uses the air inlet temperature as the manipulated variable and other which uses the heating rate as the manipulated variable, the latter being the manipulated variable in the real dryer. In these simulations, the dryer was submitted to simulated set point tracking (servo controller) and disturbance rejection (regulatory controller). Both simulations resulted on good closed-loop performances, without offsets, overshoots or oscillations, attaining to the set point condition within a short time interval. / Do ponto de vista do controle do processo, seria mais interessante controlar diretamente a umidade do produto seco em processos de secagem. Entretanto, trata-se de um controle de concentração, que comumente depende de procedimentos lentos ou de alto custo. Uma forma de reduzir estes custos é utilizar outros sensores, cuja resposta seja mais rápida, que tenham menor custo e que possam fornecer informações necessárias a um modelo físicomatemático que represente o processo. Neste sentido, objetivou-se neste trabalho o uso de um sensor virtual para a medição online da umidade do pó produzido em um leito de jorro utilizado para a secagem de pastas. Para o cumprimento deste objetivo, primeiramente foram feitos experimentos de evaporação de água e de secagem de leite bovino integral em malha aberta, para que se determinasse o comportamento dinâmico do processo de secagem analisado. Posteriormente, foi satisfatoriamente ajustado um modelo híbrido CST/neural para a secagem de leite bovino integral, para ser utilizado como parte do sensor virtual. O sensor foi capaz de estimar a umidade do pó produzido pelo secador, mesmo quando este foi submetido a diferentes perturbações em malha aberta. Utilizou-se então o sensor como parte de um controlador inferencial simulado da umidade do pó. Foi utilizado um controle PI clássico, que utiliza a umidade do pó (inferida pelo modelo híbrido neural) como variável controlada e, como variáveis manipuladas, aquelas relacionadas à transferência de calor. Foram simuladas duas situações similares de controle: uma que utiliza a temperatura do ar na entrada do secador como variável manipulada e outra que utiliza a potência dissipada no aquecedor do ar como variável manipulada; sendo que esta corresponde à variável manipulada no equipamento real. Nestas simulações, o secador foi submetido a mudanças simuladas de ponto operacional (controle servo) e a perturbações sobre variáveis de processo (regulatório). Ambas as simulações resultaram em uma boa resposta em malha fechada, sem a formação de desvio permanente, sobre-elevações ou oscilações, atingindo o novo regime permanente em um intervalo de tempo relativamente curto.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2564.pdf: 1333168 bytes, checksum: 213ea9bc81b936a34a25200c96a96216 (MD5) Previous issue date: 2009-08-05 / Universidade Federal de Sao Carlos / The pneumatic conveyor using a spouted bed as a particle feeding method has been studied in the past years in the Centro de Secagem/DEQ/UFSCar. In the literature there are some studies related to the fluid dynamics behavior of this type of conveyor, which can be found in the following works: Ferreira (1991); Ferreira e Freire (1992); Ferreira (1996), Silva (1997) e Costa, (2001). The aim of this work is: (i) to analyze the fluid dynamics behavior through experimental data obtained for the gas-solid flow in the dense and dilute phase and also, to evaluate the influence of the distance between the inlet of the contactor and the entrance of the conveyor pipe (z0); (ii) to apply the model developed by Zorana et al. (2004) for predicting the pressure, voidage, gas and solids velocity profiles, and compare the simulated and experimental results; (iii) to analyze the influence of the inlet temperature in the fluid dynamics, heat transfer and water evaporation behaviors. In this work glass beads with dp = 2.7 mm and rp = 2500 kg/m3 were used as a particulate phase. In the drying experiments water was used as an ideal suspension. The average and the standard deviation of the experimental variables were acquired using a LYNX data acquisition system and a routine made in the LabView software. It was possible to verify that the different z0 (5.0, 5.5, 6.0 e 6.5 cm) studied here influenced significantly the fluid dynamic behavior. Also, the dense and dilute regimes were identified by analyzing the experimental pressure gradients. The model used in this work was able to predict the experimental data satisfactorily. Although a significant influence of the air inlet temperature in the fluid dynamics and heat transfer behaviors was not observed in the range (80 and 100 ºC) studied here, it does affect the water evaporation rate, which was higher for the highest temperature. / O transportador pneumático com alimentador tipo jorro vem sendo estudado ao longo dos anos no Centro de Secagem do DEQ/UFSCar. Dentro do contexto de informações sobre este tipo de transportador, existem na literatura estudos que tiveram como foco analisar seu comportamento fluidodinâmico, os quais podem ser encontrados nos trabalhos de Ferreira (1991); Ferreira e Freire (1992); Ferreira (1996); Silva (1997) e Costa (2001). O presente trabalho teve como objetivos: (i) analisar o comportamento fluidodinâmico a partir de um estudo experimental no escoamento gás-sólido nos regimes denso e diluído, avaliando a influência da distância entre a base do alimentador tipo jorro e a entrada do tubo de transporte, denominada de z0; (ii) realizar a verificação de um modelo encontrado na literatura, o modelo proposto por Zorana et al. (2004) para descrever os perfis de pressão, porosidade e velocidade dos sólidos no tubo de transporte, e (iii) analisar a influência da temperatura do ar de entrada no comportamento fluidodinâmico, térmico e na evaporação da água. Na realização deste trabalho foram utilizadas esferas de vidro como partículas inertes com densidade igual a 2500 kg/m3 e diâmetro médio de 2,7 mm. Para os ensaios de evaporação foi usada a água considerada como suspensão ideal . Os dados foram obtidos utilizando-se de um sistema de aquisição de dados da marca LYNX constituído por uma placa condicionadora de sinais e uma placa de aquisição de dados. Para a visualização das medidas foi utilizada uma rotina desenvolvida usando o software LabView, o qual forneceu a média e o desvio padrão dos dados de pressão e vazão mássica do ar de entrada. Analisando os dados obtidos de vazão de sólidos, da pressão estática e dos gradientes de pressão foi possível observar que o comportamento fluidodinâmico foi influenciado pelos diferentes z0 utilizados (5,0; 5,5; 6,0 e 6,5 cm). A análise dos dados de gradiente de pressão em função da velocidade superficial do ar permitiu identificar os regimes de escoamento denso e diluído. Os resultados simulados mostraram que o modelo foi capaz de predizer satisfatoriamente o comportamento fluidodinâmico para as condições de entrada utilizadas. Em relação à transferência de calor os resultados mostraram que para a faixa de temperatura do ar investigada a influência não é significativa, pois foram apresentados comportamentos fluidodinâmicos e térmicos semelhantes para ambas as temperaturas, 80 e 100ºC. No caso da evaporação da água foram observados maiores potenciais de evaporação para a maior temperatura do ar de entrada.