Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissRVD.pdf: 1325863 bytes, checksum: 91591a72315d2aaffd6fb3ececca45d4 (MD5) Previous issue date: 2002-04-18 / Vibrofluidized beds with inert particles are often used for drying pastes in a laboratory scale. Aiming to contribute to the study of paste drying in such beds, the main purpose of this work is to analyze fluid dynamic behavior of fluidized and vibrofluidized beds as a function of parameters such as the inert particle diameter, the bed temperature, the vibrational parameter and the liquid saturation rate in the bed (defined as the quotient volume of liquid/volume of particles). Curves of pressure drop fluctuations as a function of time were obtained for the tri-phase system and the effect of those parameters on the mixture minimum velocity (as proposed by Gupta and Mujumdar, 1980a) were also analyzed. As liquid phase was employed glycerol, which have been fed into the bed in a batch mode. Glycerol was chosen because it suffers practically no evaporation at the experimental conditions. As inert particles were employed glass spheres in group D of Geldart´s classification. The vibrofluidized bed was of galvanized steel, with square-cross section of 0.20x1.10 m and height of 0.20 m. Pressure drop data and superficial air velocity data were collected by pressure transducers connected to an acquisition data system. The data were collected for vibrational ranges from 0.00 to 1.50; mean particle diameters of 1.095x10-3, 1.545x10-3 e 1,850x10-3 m; bed temperatures of 40, 50 and 60 oC and saturation rates from 0.0000 to 0.0040. The results indicate that the bed temperature does not affect significantly the pressure drop curves behavior. The vibrational parameter also shows little influence on pressure drop versus air velocity curves, excepting in the transition between fluidized and vibrofluidized beds. On the other hand, the pressure drop curves behavior is strongly affected by the increasing of the liquid saturation rate and by variation of particle diameter. Analysis of standard deviation of pressure drop fluctuations shows that for conditions which are typical of a fixed bed, the standard deviations are very small and almost independent on every parameter investigated. At fluidized bed conditions, these standard deviations are significant, particularly at the greatest air velocities. It was observed that they increase a lot in the presence of vibration, even at fixed bed conditions. Besides providing additional information on the bed fluid dynamic behavior, the curves of standard deviation of pressure drop fluctuations are also useful to identify the beginning of particle displacement into the bed due to vibration. It was observed that the methodology applied to identify the minimum fluidization velocity did not provide good results, but it worked well to identify the mixture minimum velocity as defined by Gupta and Mujundar (1980a). For the conditions investigated, the mixture minimum velocity is strongly affected by the liquid saturation rate and by the particle diameter, while both the bed temperature and the vibrational parameter show little influence on it. / Os leitos vibrofluidizados vêm sendo utilizados em escala de laboratório para a secagem de pastas utilizando partículas inertes como meio para fluidização. A fim de contribuir para essa aplicação, o objetivo principal deste trabalho é analisar o comportamento fluidodinâmico dos leitos vibrofluidizado e fluidizado em função do diâmetro das partículas inertes, da temperatura no leito, do parâmetro vibracional e do grau de saturação de líquido (volume de líquido/volume de partículas). De forma complementar, objetiva-se também o estudo das curvas de desvio padrão da queda de pressão para o sistema trifásico e a análise da influência dos parâmetros sobre a velocidade mínima de mistura na forma proposta por Gupta e Mujumdar (1980a). Como líquido utilizou-se o glicerol por este praticamente não evaporar nas condições de trabalho, o qual foi alimentado em batelada, e como inertes foram utilizadas partículas de vidro classificadas no grupo D de Geldart. O equipamento utilizado foi um leito vibrofluidizado de seção retangular com 0,20 m de comprimento, 0,10 m de largura e 0,30 m de altura, construído em aço carbono galvanizado. Os dados de queda de pressão e de velocidade superficial de ar foram obtidos através de transdutores de pressão ligados em um sistema computadorizado de aquisição de dados. As análises foram feitas para intervalo de parâmetro vibracional entre 0,00 e 1,50; diâmetros médios de partículas de 1,095x10-3, 1,545x10-3 e 1,850x10-3 m, temperaturas de 40, 50 e 60 ºC e intervalo de saturação de glicerol entre 0,0000 e 0,0040. Na análise da fluidodinâmica, verificou-se que a temperatura praticamente não influenciou o comportamento da queda de pressão e com exceção da transição entre o leito fluidizado e o vibrofluidizado, a intensidade de vibração também não tornou significativa as variações da queda de pressão. Já o aumento do grau de saturação de líquido, tanto quanto a variação do diâmetro das partículas, tiveram grande influência sobre o comportamento das curvas características principalmente em relação à queda de pressão no leito. Na análise do desvio padrão da queda de pressão verificou-se que, quando o leito está na região de leito fixo ou totalmente aglomerado, o desvio padrão apresentado foi muito pequeno e praticamente independe dos parâmetros de ensaio. Quando o leito está na região de leito fluidizado o desvio padrão foi significativo, principalmente a altas velocidades de ar e foi bastante intensificado em presença de vibração, inclusive na região de leito fixo. As curvas obtidas de desvio padrão, além de fornecer informações adicionais sobre o comportamento fluidodinâmico do leito, também pode auxiliar na determinação do momento em que se inicia a movimentação das partículas no leito. Verificou-se que a metodologia utilizada para a obtenção da velocidade mínima de fluidização não apresentou resultados coerentes fisicamente, situação que foi satisfeita pela velocidade mínima de mistura da forma como foi definida por Gupta e Mujumdar (1980a). Pôde-se verificar que a temperatura praticamente não influenciou a velocidade mínima de mistura e a intensidade de vibração teve pouca influência sobre este parâmetro nas condições deste trabalho. Já o efeito da quantidade de líquido adicionado no leito e o tamanho das partículas tiveram influência considerável sobre este parâmetro.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2019-03-13T13:12:10Z No. of bitstreams: 1 Dionisson de Andrade Michelotto_.pdf: 2807252 bytes, checksum: 019edcb4e2819bea433fa3dde1057c15 (MD5) / Made available in DSpace on 2019-03-13T13:12:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dionisson de Andrade Michelotto_.pdf: 2807252 bytes, checksum: 019edcb4e2819bea433fa3dde1057c15 (MD5) Previous issue date: 2018-10-26 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O impacto ambiental ocasionado pela combustão do carvão mineral em máquinas térmicas estimula buscas de alternativas sustentáveis. Uma das alternativas pode ser a substituição do carvão pela biomassa em reatores de leito fluidizado. A velocidade mínima de fluidização das partículas é um parâmetro fluidodinâmico que influencia fortemente o comportamento em projetos de reatores de leito fluidizado. A maioria das pesquisas utiliza como um dos principais parâmetros em suas correlações a esfericidade. Outros estudos afirmam que a razão de aspecto influencia bastante a velocidade mínima de fluidização. Utilizando um reator de leito fluidizado com distribuidor de placa perfurada, partículas de bambu cilíndricas com razões de aspecto de 2, 4 e 6, pertencente ao grupo D da classificação Geldart, foram fluidizadas. Nos resultados experimentais foi possível observar que a razão de aspecto influência na velocidade mínima de fluidização, quanto maior a razão de aspecto, maior a velocidade. Os resultados foram comparados com outros autores, onde cinco ficaram suficientemente próximos dentro de uma variação de 20% dos valores obtidos nos experimentos. Como a fluidização se comportava tipo jorro, foi comparado com correlações de jorro, onde uma única correlação ficou com variação em torno de 20% dos valores obtidos nos experimentos, enquanto as outras correlações ficaram com diferenças maiores. Uma nova correlação foi proposta modificando-se a equação de Ergun através da substituição da esfericidade pela razão de aspecto e ajustando seus coeficientes. Nesta nova correlação os valores da velocidade mínima de fluidização calculados ficaram próximos aos resultados experimentais dentro de uma variação de 15%. / The environmental impact caused by the combustion of mineral coal in thermal plants stimulates researches for sustainable alternatives. One of the alternatives may be the replacement of coal by biomass in fluidized bed reactors. The particle minimum fluidization velocity is a fluid dynamics parameter that strongly influences the behavior in fluidized bed reactor designs. Most academic papers use the sphericity as one of the main parameters in their correlations. Other studies state that the aspect ratio greatly influences the minimum fluidization velocity. Using a fluidized bed reactor with perforated plate distributor, cylindrical bamboo particles with aspect ratios of 2, 4 and 6, belonging to group D of the Geldart classification, were fluidized. In the experimental results it was possible to observe that the aspect ratio influences the minimum fluidization velocity. The results were compared with other authors, where five were sufficiently close within a variation of 20% of the values obtained in the experiments. As fluidization behaved like a spout, it was compared with spout correlations, where a single correlation achieved differences below 20% than the values obtained in the experiments, while the other correlations obtained larger differences. A new correlation was proposed based in the Ergun equation replacing sphericity by the aspect ratio and adjusting its coefficients. In this new correlation the calculated minimum fluidization velocity values were close to the experimental results within a range of 15%.

Submitted by Nestor Proenza Perez null (nestor@feg.unesp.br) on 2016-07-25T14:02:32Z No. of bitstreams: 1 TESIS VERSÃO FINAL NESTOR PROENZA.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-07-28T12:09:11Z (GMT) No. of bitstreams: 1 perez_np_dr_guara.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-28T12:09:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 perez_np_dr_guara.pdf: 3806431 bytes, checksum: e67652e66d5b48b5104953feec776a66 (MD5) Previous issue date: 2016-06-24 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foi realizada a caracterização física, geométrica e fluidodinâmica do bagaço de cana-de-açúcar visando o projeto e dimensionamento de um gaseificador de leito fluidizado borbulhante para pequena e média capacidade térmica (até 25 MW térmicos). As principais propriedades físicas e químicas como massa específica real, aparente e a granel, assim como os teores de umidade, cinzas, material volátil e carbono fixo presentes neste material foram determinadas aplicando normas vigentes para este tipo de resíduo. Também foi realizada uma caracterização geométrica através de técnicas de análise de imagens, determinando-se a esfericidade e razão de aspecto para todas as faixas de diâmetro de partículas estudadas, obtendo-se um valor médio de 0,39 no caso da esfericidade para o bagaço em seu estado natural. Através do estudo fluidodinâmico verificou-se que partículas de bagaço de cana com diâmetros característicos entre 0,59 – 9,5 mm não são fluidizáveis, apresentando uma tendência a coesão e formação de canais preferenciais. Foi constatado que o emprego dos modelos existentes até agora para a previsão da velocidade mínima de fluidização (Vmf), tanto para partículas de bagaço, quanto para misturas delas com material inerte, não preveem de forma adequada este parâmetro. Indicando erros entre 85% e mais de 100% em cada um desses caso, pelo que foram deselvolvidos dois novos modelos específicos para partículas de bagaço de cana e para misturas delas com areia, os quais previram com melhor exatidão os valores da (Vmf), com um erro máximo de 6,3%, para partículas de bagaço, e de até 30% para 88% das 25 condições experimentais testadas no caso de misturas. Conclui-se também que, para garantir uma boa fluidização, a fração em massa máxima de bagaço na mistura deve ser entre 2 - 5%. Uma nova metodologia é proposta baseada nos novos modelos desenvolvidos para a determinação da (Vmf), tornando possível o projeto e dimensionamento de gaseificadores de leito fluidizado borbulhante, sendo determinado que reatores trabalhando com misturas de bagaço e areia são 30% maiores que reatores empregando somente partículas de bagaço de cana-de-açúcar com uma eficiência a frio de 58,5%. / In this work is carried out a physical, geometric and fluid-dynamics characterization of sugarcane bagasse, aiming to design and sizing a bubbling fluidized bed gasifier for small and medium power (up to 25 MW thermal). The main physical and chemical properties as real density, bulk density and apparent density, as well as, the content of moisture, ash, volatile matter and fixed carbon present in the bagasse, were determined by applying the standars norms suitable for this type of residue. It was also made a geometric characterization by image analysis techniques, being determined the sphericity and aspect ratio for all diameter ranger of studied particles, obtaining an average value of 0.39 in the case of sphericity for bagasse in it is natural form. Through the fluid dynamic study it was found that bagasse particles with typical diameters between 0,59 – 9,5 mm are not fluidizable, showing a tendency to cohesion and formation of preferential channels. It has been found that the use of the existing models to date for determination of the minimum fluidization velocity for bagasse particles and for mixtures of them with inert, do not predict the right way this parameter, introduced errors of up to 85% to over 100% in both cases, therefore were developed two new models specifically for sugarcane bagasse particles and mixtures of them with sand, with a maximum error of 6.3% in the first case, and 30% for the 88% of the 25 experimental conditions tested in the case of mixtures. Concluding that to ensure a good fluidization, the maximum mass fraction of bagasse in the mixture should be between 2 - 5%. A new methodology is proposed based on the new models developed, making possible the design and dimensioning of the bubbling fluidized bed gasifier, determining that reactors working with mixtures of sugarcane bagasse and sand are 30% higher than reactors employing solely sugarcane bagasse particles, with a cold gas efficiency of 58.5%.