Foi desenvolvida uma sequência de cálculo neurônico simplicação, para o entendimento de conceitos físicos e matemáticos envolvidos no cálculo de criticalidade, quando aplicados ao Reator Nuclear a Leito Fluidizado '<R. N. L. F.>. Consta de equações para o cálculo das densidades atômicas de elementos presentes no núcleo do cálculo dos parâmetros nucleares através dessas equação e do cálculo de criticlidade com o código OD06,para um reator de 19 módulos, homogeinizado de duas formas distintas. Foram desenvolvidos e comparados métodos de homogeinização utilizando a Teoria da Difusão e o conceito de célula unitária. Foi utilizado o código LEOPARD,desenvolvido para a análise de reatores do tipo PWR com núcleos compostos de varetas cilídricas, sendo necessária a determinação das dimensões de um arranjo hipotético de varetas, que fosse netronicamente equivalente ao arranjo combustível na forma de esferas. Verificou-se que os melhores resultados foram obtidos pela consideração de um arranjo combustível composto por varetas cilíndricas hipotéticas com diâmetro igual .a 2/3 do diâmetro da esfera de combustível do R.N.L.F. fazendo com que razão VOLUME/Superfície das varetas seja a mesma das esferas, respeitando-se também razão entre moderador e combustível em cada condição de fluidização. Foram realizados cálculos nefrônicos preliminares com o código LEOPARD a o método de homogeinizado desenvolvido. Avaliou-se influência de parâmetros de interesse na criticalidadade um R.N.L.F. composto por 19 módulos, com altura de colapso da 70 cm, temperatura média de refrigerante de 3os•c e pressão de 158 bar. Considerando-se esta reator defir1ido para operar numa faixa de porosidades entre E=0,5 e E=0,7 ~ o presente estudo mostrou que o valor nominal de enriquecimento para atuar nesta faixa vale r2,2X <min2,05X m~x=4,00X>; espessura máxima do revestimento das esferas combustíveis c=0~054 em espessura máxima da carcaça hexagonal e=2,0 em ;altura de colapso do leito na faixa entre Ho=70 a 100 em. Verificou-se ainda, que a reatividade cresce 0,03 a 0,05X por cada pof cento de aumento no diâmetro da esfera, dependendo da porosidade e crescendo com ela, sendo portanto desejável , sob o ponto de vista neurônico, um maior diâmetro de esfera. Um por cento de aumento na espessura de revestimento das esferas , reduz a reatividade em ~ 0,015X durante operação. Cada por cento de I aumento na espessura do tubo de fluidização diminui a reatividade ~ 0,004X. Um aumento de 1X na espessura da carcaça hexagonal resulta numa reatividade negativa de ~ 0,038%. / A simplified sequence of reactor physics calculation was devaloped to understanding of the concepta which were envolved when applied in Fluidized-Bed Nuclear Reactor <F.B.N.R.>. It consists of a number of elements present in reactor core densities equ~tions , nucle~r p~r~meters calculations using these equations and criticality calculations using ODOG code, for a 19 modules reactor,homogeneized on two different ways. Homogeinization methods were developed and compared. Here the reactor physics calculations were performed using the LEOPARD cede. Since the cede has been developed for analysis of pressurized water reactor <PWR> cores using cylindrical fuel rods,it w~s necessary to determine the dimensions of the hypothetical fuel rod lattice , which are neutronically equivalent to the apherical fuel pellet lattice. For this it I was required that the volume/surface ratio of cylindrical rods and spherical pellets were the same. Also the ratio of moderator volume to total volume of the cell is made equal to tt1e porosity of the fluidized bed. The best results were verified for a lattice in which the diameter of cylindrical rods are equal to 2/3 of the diameter of the spherical pellets. Preliminary physics calculations using LEOPARD code and the homogeinization method developed were performed. The influence of interest parameters on criticality of the F.B.N.R. was studied. lt was taken a 19 modules reactor with collapsed height of 70 cm,averaga coolant temperatura and pressure of of 306 C and 156 bar,respectively. The operational range for porosity of this reactor waa defined between E=0.5 and E=0.7. This atudy showed that the nominal enrichement to reactor operation in this range is r=2.2X <min=2.05X máx=4.00%>; maMimum claddinQ thickneaa c 0.054 cm•maMimum hexagonal tuba thickness e=2.0 cmJreactor collapsed height is from Ho=70 to 100 cm. Also, it was showed that the reactivity increases 0.03 to 0.05% with each percent of increase in pellet diameter, depending on the porosity and increasing with it;thus from a neutronic point of view, the largest fuel pellet diameter is desirable. A 1% increase in cladding thickness reduces reactivity by ~ 0.015% during operation. Each percent of increase in the thicknesa of fluidization tuba decreases the reactivity by ~ 0.004%. thicknesa by 1X results Increasing tha hexagonal tube in ~ 0.036X negative reactivity.

Neste trabalho, as equaçoes de cinética puntual para um Reator Nuclear a Leito Fluidizado que, devido às características de volume variável no tempo deste reator, apresentam formu lação diversa da convencional, são resolvidas pelo método de Hansen. Este método preserva as suas características de eficiência e convergência assintótica quando aplicado na referida formulação. Um modelo de realimentação termohidráulica, unidimensional e linearizado, foi acoplado ao modelo de cinética puntual visando obter urna formulação mais realista para o comportamento da potência, sendo as equações resultantes resolvidas pelo método de Euler explícito. Os resultados obtidos mostram que o Reator Nuclear a Leito Fluidizado apresenta comportamento similar ao de um reator convencional do tipo PWR, no sentido em que ambos respondem com um crescimento médio da potência frente a oscilações estacionárias da reatividade em torno da criticalidade. Na condição de operação em que foram obtidos os resultados, a diferença relativa entre os picos de potência do Reator Nuclear a Leito Fluidizado e de um PWR simulado é de 3.9% por centímetro de amplitude de oscilação da altura do leito fluidizado. / In this work, the point kinetic equations for a FluidizedBed Nuclear Reactor are solved by the method of Hansen. Due to the time varying nature of the reactor volume, the equations have a non-conventional formulation (moving boundary problem) , but the method of solution preserves its asympto~;convergence and efficiency characteristics under this formulation. A one dimensional and linearized thermal hydraulics feedback model was coupled to the point kinetic equations in order to obtain a more realistic representation of the reactor power. The resulting equations are solved by the Euler explicitmethod. The results show that the Fluidized-Bed Nuclear Reactor has a performance similar to the conventional PWRtypereactors, in the sense that both kind of reactors respond to stationary oscillations of the reactivity around criticality with a growth of the average power. Under the operation condition in which the results were obtained, a relative difference between the power peaks of the Fluidized-Bed Nuclear Reactor and a simulated PWR is 3.9% per centimeter of oscillation amplitude of the fluidized-bedheight.

Orientador: Florencia Cecilia Menegalli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-21T04:15:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Maialle_KarenGlaser_M.pdf: 7706897 bytes, checksum: 5ba13455751b8bd2be368efef6890c6f (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: No presente trabalho estudou-se a fluidodinâmica do escoamento dos inertes de um secador bidimensional com leito de jorro-fluidizado. O equipamento foi construído com a área da base de 0,015 m2 (0,3 m de comprimento e 0,05 m de largura) e um metro de altura. Esferas de vidro com 3,8 mm de diâmetro e densidade de 2516 kg / m3 foram adotas como inertes no interior do leito. Nos casos de estudo da queda de pressão no leito úmido foi utilizada água como fluido teste. Na análise da fluidodinâmica, duas alturas de inertes no leito foram estudadas 17 e 22. Compararam-se os resultados experimentais de queda depressão no leito em função da vazão do jorro, da vazão no anulo e combinações entre as duas vazões. Obteve-se a velocidade mínima de fluidização e / ou de jorro em cada caso. O estudo do leito úmido forneceu informações sobre o efeito da adição de líquido na velocidade do jorro e na queda de pressão total no leito. Avaliou-se também a capacidade evaporativa do leito em função de diferentes combinações de vazões no anulo e no jorro / Abstract: The present work investigates the hidrodynamics of a bidimensional spout-fluid bed dryer. The dryer was constructed having 0,015 m2 transversal area, ( 0,3 m of width, 0,05 m thickness ) by one meter high. The inerts chosen were glass spheres ( 3,8 mm in diameter and 2516 kg / m3 density ) and water was used as the fluid test in the wet bed analysis. The bed behavior was studied using two different height for the bed ( one with 17 cm and another with 22 cm ). The experimental results were analyzed as a function of the spouting flow, annulus flow and as a combination of them. The minimum velocities of the fluidization flow and of the spouting flow were obtained for each studied bed. The effects of the addition of liquid on the spouting velocity and / or the spouting pressure drop were also obtained in the wet-bed study. The evaporation capacity of the bed was accessed in terms of several combinations of spouting and annulus flow / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Katia Tannous / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T22:23:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_HeleniceLeite_M.pdf: 3539605 bytes, checksum: 4f41bc0025b731277126220958c9ddbf (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Neste trabalho é realizada uma análise matemática sobre os fenômenos de segregação e mistura de partículas polidispersas, pertencentes aos grupos B e D da classificação de Geldart, em leito fluidizado gasoso. Os sistemas experimentais considerados foram constituídos de partículas de diferentes tamanhos e diferentes índices de dispersão. Foram aplicados modelos matemáticos da literatura, elaborados para sistemas binários, para descrever os perfis de concentração dos sólidos imergíveis em estado estacionário. Os resultados obtidos através dos modelos testados concordam razoavelmente vem com os experimentais. Um novo modelo foi proposto baseado na aplicação dos modelos de Gibilaro e Rowe (1974) e Abanades et al. (1994). Neste modelo foi analisada a influencia de parâmetros clássicos (circulação, segregação e troca de sólidos entre as fases do leito) que descrevem os fenômenos de segregação e mistura, considerando o leito em regime empistonado. Os perfis de concentração do sólido imergível apresentam boa concordância com os perfis experimentais. Com a análise individual e combinada da influência dos parâmetros clássicos, o fenômeno de segregação apresentou melhores resultados do que o fenômeno de mistura / Abstract: This work concerns the mathematical analysis about particles segregation and mixing phenomena of polydispersed particles, that belong to B and D groups of Geldart¿s Classification, in gas fluidized bed. The experimental systems was constituted of different sizes of particles and different dispersion indexes. In this case, mathematical models from literature have been applied to describe the attainment of the concentration imergibles profiles in the steady state, to binary systems. The models tested presented a reasonable agreement with experimental profiles. A new model was proposed based in the Gibilaro and Rowe (1974) and Abanades et al. (1994) models. In this new model, it was analyzed the influence of classical parameters (circulation, segregation and exchange of solids among the phases of bed),that describe segregation and mixing phenomena, taking in a count slugging fluidized bed. The imergible solid concentration profiles present a good agreement with the experimental profiles. The segregation phenomenon presented better results abouts about it representation than mixing phenomenon / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Leonardo Goldstein Jr / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T16:03:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TardinJunior_PauloRoberto_D.pdf: 19649087 bytes, checksum: d741cfaac0fccfd9670b8e54228ba501 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Nesta tese de doutorado, é estudado o arraste de particulas de FCC (fluid cracking cata/yst) de equilíbrio em um leito fluidizado borbulhante. Para tanto, foi construído um sistema experimental composto por uma coluna com 0,60 m de diâmetro interno e 5,0 m de altura, um ciclone Stairmand, uma válvula de amostragem e um filtro manga. A coluna possui um topo móvel, o que possibilita a estimativa do fluxo de massa e da granulometria do FCC arrastado em várias alturas ao longo da freeboard, este último dado não disponível na literatura. Foi avaliada a influência da velocidade superficial de fluidização, que variou de 0.21 a 0,45 m/s, e da carga de sólidos, de 30 a 100 kg. Ainda não existem na literatura modelos mecanicistas para estimar o fluxo e a granulometria das partículas de FCC arrastadas ao longo da altura de um leito fluidizado borbulhante de grande porte, e que considerem o efeito de forças interparticulares. Um modelo mecanicista foi proposto com esta finalidade considerando este fenômeno e levando em conta a informação técnica e as constatações experimentais disponíveis, admitindo a ejeção vertical de partículas sólidas através da erupção de bolhas na superficie do leito denso e o cálculo da sua trajetória baseado na dinâmica das particulas. O modelo estima o fluxo de arraste e a granulometria dos sólidos em cada seção transversal ao longo dafreeboard. O programa de testes foi realizado para o melhor conhecimento da fenomenologia do processo e avaliar a validade do modelo. Os resultados experimentais mostram uma variação exponencial do fluxo de arraste total com a altura e com a velocidade de fluidização. Foi encontrado para a TDH -transport disengagement height -valores situados entre 2,08 e 3,13 m a partir da placa distribuidora, variando as velocidades de fluidização. A variação do inventário, de 30 a 100 kg, não afetou sensivelmente a granulometria das partículas. Confirmou-se a partir das análises granulométricas que ocorreu aglomeração de partículas no leito denso e que as mesmas não sofreram segregação nem redução de tamanho significativa por atrito abrasivo ou fragmentação. O modelo reproduziu a tendência exponencial de decaimento do fluxo de arraste experimental e previu valores do fluxo de elutriação compatíveis com os obtidos experimentalmente, com desvios variando, em geral, de 0,85 a 43,76 %. Pelo fato de considerar a formação de aglomerados e estes parcialmente se desagregarem antes de poderem ser medidos experimentalmente, o modelo superestima o tamanho das partículas elutriadas, com desvios da ordem de 20,82 a 32,77% / Abstract: This thesis examines the entrainment of FCC (fluid cracking catalyst) particles in a bubbling tluidized bed (BFB). An experimental setup was designed and built, made up of a 0.60 m inner diameter, 5.0 m height column, a Stairmand cyclone, a sample valve and a movable canical top, in order ta measure the entrainment mass nux as well as the size distribution of the FCC particles at several levels along the freeboard, this last information not found in the literature. The influence af superficial gas velocity, ranging from 0.21 to 0.45 m/s, and solids loading, from 30 to 100 kg, was evaluated. So far there are no models to evaluate the entrainment flux and size distribution of the FCC particles along the freeboard for large BFB's taking into consideration particle agglomeration due to interparticle forces. A model was proposed to account for this phenomenon based on the available information, considering vertical ejection af particles due to bubble eruption on the bed surface and their trajectories determination by Newton's second law. The test program was performed to learn about the phenomenon and to check modeI validation. According to the experiments, the entrainment flux show an exponential dependence on both the freeboard height and superficial gas velocity. The TDH (transport disengagement height) was found ranging ftom 2.08 to 3.13 m, from the distributor plate, depending on the superficial gas velocity. Solids loading between 30 to 100 kg did not sensibly affect the entrained particles size distribution. The size distribution analysis employing dry sieving and Malvem revealed that particles agglomeration happened only in the dense bed and that neither segregation nor size reduction due to attrition andlor fragmentation occurred. The model reproduced the exponential decay trend of the entrainment flux and, in general, estimated particles elutriation fluxes within a mean deviation of 15.82 % and a maximum equal to 43.76 % to those obtained experimentally. The model considered particles agglomeration, that can not be entirely detected by the experimental device, because the agglomeration partially disintegrate before being measured; as a consequence the model overestimated the size ofthe elutriated particles, with deviations ranging from 20.82 to 32.77 % / Doutorado / Termica e Fluidos / Doutor em Engenharia Mecânica

Orientador: José Roberto Nunhez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T00:15:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MorenoCardenas_Sebastian_M.pdf: 3545307 bytes, checksum: 797cf7a13df284eafac584f66c5d0826 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Processos comerciais de hidrotratamento (HDT) normalmente operam em regime de leito gotejante "Trickle bed" em concorrente com fluxos descendentes de gás e de líquido, sobre um leito de partículas de catalisador onde ocorrem as reações. É bem conhecido que a remoção de enxofre é fortemente inibida pelo efeito de adsorção competitiva de H2S nos sítios ativos do catalisador. Como consequência disso, é importante manter a concentração de H2S tão baixa quanto possível nestes processos durante a reação para obter um produto com baixo teor de enxofre na saída do reator. De acordo com Ancheyta et al.(2007), um perfil mais conveniente de concentração seria obtido com um reator operando em contracorrente,. Por exemplo, poderia se introduzir a carga na parte superior e o H2 na parte inferior do reator. Assim, na parte inferior do reator, a concentração de H2S é menor e a concentração do H2 é maior, promovendo taxas mais elevadas de reação. Os principais problemas da operação em contracorrente são uma menor eficiência de contato líquido-gás e dificuldade de prevenção de inundação do reator. Com o objetivo de estudar estes processos com mais detalhes, um estudo fluidodinâmico tridimensional do reator em regime de gotejamento "trickle bed" em contracorrente foi realizado com o uso de técnicas de CFD (Fluidodinâmica Computacional), com ênfase na determinação da perda de carga e da distribuição do hold-up de líquido no leito. Um modelo com o uso de CFD tridimensional baseado na abordagem Euleriana - Euleriana foi utilizado para modelar a hidrodinâmica do leito do reator de leito gotejante operando em contracorrente. Os termos de fechamento interfases foram estimados pelo modelo de balanço de forças apresentado por Attou, A et al. (1999), o qual foi usado e validado por Gunjal e Ranade (2007). O perfil de distribuição radial da porosidade foi estimado com o uso da distribuição de Klerk (2003). O modelo foi resolvido com o uso do software comercial ANSYS-CFX 13. Neste documento pode-se encontrar uma revisão bibliográfica do CFD aplicado a reatores de leito gotejante. Posteriormente são mostrados o desenvolvimento matemático e método numérico empregado, e finalmente os resultados dos casos de estudo, os quais forneceram informação de distribuição do líquido, perfis de velocidades, queda de pressão e hold-up do líquido para reatores isotérmicos de leito fixo em escala laboratório (0,0254 m de diâmetro e 0,3 m de comprimento) escoando concorrente e contracorrente / Abstract: Commercial HDT processes usually operate in a trickle-bed regime, with co-current downward flow of gas and liquid over a randomly fixed bed of catalyst particles while reactions take place. It is well known that sulfur removal is strongly inhibited by the competitive adsorption effect of H2S at the sulfided active sites of the catalyst. As a consequence, it is important in these process to maintain the concentration of H2S as low as possible during the reaction to achieve a low sulfur content product at the outlet of reactor. According to Ancheyta et al. (2007), a more convenient profile of H2S concentration can be provided by operating the reactor in countercurrent mode, for instance, introducing the feed at the top and H2 at the bottom of the reactor. Thus, in the lower reactor, the H2S concentration is lower and H2 is greater, promoting higher reaction rates. The main problems of the operation counter are a lower efficiency of gas-liquid contact and difficulty in preventing flooding conditions. In order to investigate the above processes in more detail, a three-dimensional fluid-dynamic study of a countercurrent trickle bed reactor was carried out using CFD (Computational Fluid Dynamics) techniques with emphasis on determining the pressure drop and the distribution of liquid hold-up in the bed. A computational fluid dynamics (CFD) tridimensional model based on an Eulerian - Eulerian multiphase approach was used to model the hydrodynamics of the pseudo two-phase flow in a trickle bed reactor (TBR) in counter-current operation. The closure terms for phase interactions have been addressed by adopting the fluid-fluid interfacial force balance concept (Attou et al. 1999), which was used and validated to simulate co-current HDT reactors by Gunjal e Ranade (2007). Radial variation of porosity was estimated using the Klerk (2003) distribution. Above set of model equations were implemented in commercial software ANSYS-CFX Release 13. In this document it could be found a literature review of CFD models applied to trickle bed reactors, later a mathematical modeling and numerical method to solve the transport equations and finally the results of study cases, which provided information about phase distribution, velocity profiles, pressure drop liquid hold up for a isothermal trickle bed reactor at laboratory scale (0.0254 m diameter and 0.3 length) in co-current and counter-current operation / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-20T14:09:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Zanoelo_EvertonFernando_M.pdf: 3242919 bytes, checksum: 2ab3a3a6a3c14fc40d5367b28511d2cb (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: O leito de jorro é um método de contato fluido e partícula que tem encontrado muitas aplicações na secagem de grãos e suspensões, granulação e recobrimento de partículas. O leito de jorro bi-dimensional é uma modificação de projeto do leito de jorro tradicional, cônico-cilíndrico, que tem demonstrado vantagens de construção e aumento de escala. O objetivo primeiro deste trabalho é de determinar a variação da largura do jorro ao longo do leito, partindo de um modelo matemático proposto por Krzywanski, Epstein e Bowen (1989), e comparar com o perfil experimental obtido por observação visual em leito bi-dimensional construído em acrílico. Na determinação matemática do perfil surge a necessidade do conhecimento da largura média da região de jorro e do ângulo de expansão da interface jorro-ânulo na entrada do leito. Para obtenção destes parâmetros desenvolveu-se duas expressões empíricas para leito bi-dimensional. Na literatura encontra-se apenas expressões, para cálculo destes parâmetros, para leitos cônico cilíndricos. O último passo do trabalho é descrever o comportamento hidrodinâmico da região de jorro a partir de balanços de massa e quantidade de movimento. A resolução das equações fornece os perfis longitudinais da velocidade do fluido no jorro, da velocidade do sólido no jorro, e da porosidade no jorro; e também permite uma comparação entre os perfis considerando a largura da região de jorro variável ou não com a altura do leito. No último caso admite-se uma largura média constante. A comparação demonstra a importância de se considerar a variação da largura do jorro ao longo do leito, pela discrepância entre os perfis obtidos / Abstract: The spouted bed is a method of contacting fluid and particles that has encountered several applications in drying of grains and suspensions, granulation and coating of particles. The two-dimensional spouted bed is a modified design of the spouted bed that has shown advantages in construction and scale-up. The first proposition of this work is to determine the variation of the interface spout-annulus following a mathematical model created by Krzywanski, Epstein and Bowen (1989), and compare it with the experimental profile from visual observation in a two dimensional spouted bed, made of plexyglass. For the mathematical determination of this profile it is necessary to know the mean width of the spout and the expansion angle at the inlet of the bed. To obtain these parameters, two empiricals equations applied to two-dimensional spouted beds were proposed. The literature, in spouted beds, brings some correlations to estimate the mean diameter for the spout region only for conventional spouted beds. The last step of this work is to describe the hydrodynamic behavior in the spout region, from the conservation equations of mass and momentum. The resolution of these equations can supply the profiles of the fluid velocity in the spout, the solid velocity in the spout, the porosity in the spout and also allow a comparison between the profiles considering the width of the spout variable or not, with the height of the bed. In the last case it is assumed. The comparison explain the importance of considering the variation of the width of the spout to the height of the bed, due to the great diference among the profiles found / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. PROÁGUA, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-11-03T16:38:46Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_UsoFosfogessoFonte.pdf: 1771393 bytes, checksum: f3287a6abf37d62831b88298c2bf09c6 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-11-04T17:00:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_UsoFosfogessoFonte.pdf: 1771393 bytes, checksum: f3287a6abf37d62831b88298c2bf09c6 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-11-04T17:00:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) DISSERTACAO_UsoFosfogessoFonte.pdf: 1771393 bytes, checksum: f3287a6abf37d62831b88298c2bf09c6 (MD5) Previous issue date: 2015 / Um dos principais subprodutos do processamento de rocha fosfática para a produção de ácido fosfórico é o chamado fosfogesso (FG). Este rejeito é constituído principalmente de sulfato de cálcio di-hidratado, podendo conter também metais tóxicos, radioisótopos e acidez residual (pH 2-3). Sendo assim, a disposição deste resíduo é um desafio para a indústria. Os métodos de gerenciamento desse resíduo mais utilizados são a disposição em pilhas próximas às usinas, reaproveitamento em outras indústrias (ex. cimenteiras, agricultura, plásticoetc),o que nem sempre é possível devido à toxicidade de alguns elementos presentes no FG. Além disso, os métodos de disposição em pilhas nem sempre solucionam os problemas ambientais associados ao fosfogesso uma vez que, pode haver lixiviação das pilhas de resíduo pela água da chuva, contaminando o solo, águas superficiais e subterrâneas. O FG pode ser utilizado como fonte de sulfato para a produção de sulfeto em reatores anaeróbios, utilizando Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS). O sulfeto gerado pode ser utilizado posteriormente para a produção de enxofre elementar ou usado na precipitação de metais de transição. No presente trabalho, avaliou-se a viabilidade do uso do FG como fonte de sulfato para as BRS em um reator contínuo de leito fluidizado alimentado com glicerol p.a. como substrato e estudou-se a influência das variáveis: (i) razão mássica DQO/SO4 2-1,3; 1,5; 1,6 e 1,8 (ii) tempo de detenção hidráulica (TDH) real no processo de biorredução do sulfato contido no gesso. Esse último foi determinado em 15±2,6he 9,7±1,2h, respectivamente para os valores teóricos de 10h e 8h, a partir do uso de cloreto de lítio como traçador. Observou-se que, quando o sulfato de cálcio p.a. e o FG são utilizados como fonte de sulfato, se faz necessário adicionar alcalinidade na forma de bicarbonato à alimentação do sistema, devido a precipitação de CaCO3, e por consequência no reator, consumindo a alcalinidade. Quando o sulfato de cálcio p.a. foi a fonte de sulfato, a razão DQO/SO4 2-= 1,8 apresentou os melhores resultados de remoção do íon (72±16%), enquanto que para as DQO/SO4 2- = 1,3 e 1,6, foram obtidos, respectivamente 36% e 64% de remoção do íon. Com o FG e razão DQO/SO4 2- igual a 1,9, obteve-se remoção de sulfato de 73±11%, para os TDH 15±2,6h e 75±12%, para TDH 9,7±1,2h. As taxas de remoção específicas de sulfato obtidas foram de 0,106±0,04 gSO4 2-/gSSV.d e 0,179±0,07 gSO4 2-/gSSV.d, respectivamente, para 15±2,6h e 9,7±1,2h de tempo de residência. ___________________________________________________________________________________ / ABSTRACT: Phosphogypsum (FG) is an acidic (pH 2-3) residue of the wet phosphoric acid process, which contains calcium sulphate di-hydrate as a major phase along with toxic metals and sometimes radionuclides. Therefore it is a major environmental concern in the fertilizer industry. Such a residue is usually either stockpiled or recycled although the latter is restricted depending on the type and content toxic elements. Stockpiling is also a concern due to the slow gypsum dissolution in rainwaters that accounts for surface and underground water contamination as well as soil pollution. A relatively new approach to reduce the amount of stockpiled FG is its utilization in anaerobic sulphate reduction to sulphide applying sulphate reduction bacteria (SRB). The produced sulphide ions can be subsequently converted to elemental sulphur and recycled or utilized for metal precipitation. Thus, the current work investigated biogenic sulphide production in a lab scale fluidized bed reactor fed with a saturated sulphate solution resulting from mixing FG and Postgate medium. The effects of DQO/SO4 2- mass ratio (1.3 to 1.8) and two hydraulic retention times (15.0±2.6 h and 9.7±1.2 h) on continuous sulphate bio-reduction were assessed. Prior to treating FG, analytical grade calcium sulphate di-hydrate was used as sulphate source and the highest removal (72±16%) was observed for the DQO/SO4 2-ratio of 1.8, whereas 36% and 64% sulphate reduction were determined at lower mass ratios (1.3 and 1.6). After steady state conditions were achieved, FG replaced CaSO4.2H2O p.a. as the sulphate source and resulted in sulphate reduction yields similar to that observed with the latter, i.e., 73±11% and 75±12% for the HRT of 15±2.6 h and 9.7±1.2 h, respectively. With both materials sodium carbonate was required to be added to the growth medium because calcium carbonate precipitation reduced the alkalinity in the reactor. The specific sulphate reduction rates attained 0.106±0.04 gSO4 2-/gSSV.d and 0.179±0.07 gSO4 2-/gSSV.d, respectively, for 15±2.6 h and 9.7±1.2 h residence times, using FG and aDQO/SO4 2- ratio of 1.9.

Orientador: Sandra Cristina dos Santos Rocha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T03:02:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AquinoFilho_RobertoCabralde_M.pdf: 2293680 bytes, checksum: 046e46c9d7ea908e05dd52e578fa6823 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O leito de jorro bidimensional surgiu na tentativa de resolver-se o problema de "scale-up" do leito de jorro convencional e mostrou-se adequado no que diz respeito à circulação de sólidos, o que levou os pesquisadores a aprofundarem-se no seu estudo. Entretanto - assim como no leito convencional - quando o assunto era a transferência de calor gás-partícula, muitas dúvidas surgiam no que diz respeito à área de troca térmica e ao papel da região anular. Na tentativa de mostrar a diferença entre a transferência de calor na região anular e de jorro, este trabalho procurou estudar as duas regiões separadamente calculando coeficientes de transferência de calor gás-partícula distintos para as duas regiões, cujos valores evidenciaram estas diferenças. Além do cálculo dos coeficientes, foi feito um estudo da influência da altura do leito estático, diâmetro das partículas, temperatura de entrada do gás e ângulo da base inclinada no valor do coeficiente, através de um planejamento fatorial de experimentos.Esse estudo também foi feito separadamente para as regiões de jorro e anular, que apresentaram comportamento diferente ajudando ainda mais a mostrar as diferenças entre as duas regiões. Por fim foram propostas duas correlações que permitem o cálculo do número de Nusselt em função das variáveis estudadas, uma para a região anular e outra para a região de jorro. As duas correlações apresentaram um desvio satisfatório em relação aos dados experimentais, validando sua utilização dentro das faixas especificadas / Abstract: The two-dimensional spouted bed was proposed to minimize the scale-up problems of the conventional spouted bed. It is very easy to construct and allows adequate solids circulation when provided with a slanted base. 80 a lot of work was done concerning the two-dimensional spouted bed. While progress has been made in the understanding of spouted beds dynamics, gaps still exists in the area of heat transfer. These include information about the heat transfer area and role of the annulus. In this work, experiments were performed in a two dimensional spouted bed to evaluate the gas-to-particle heat transfer coefficient in the spout and annular regions.The results obtained showed very different values for the two distinct regions. A factorial design at two levels was performed to investigate the influences of particle diameter, bed height, gas inlet temperature and angle of conical base in the heat transfer coefficient. The influences of these variables were verified separately in the spout and annulus and showed different results. The experimental data were correlated in the form of two dimensionless equations for annular and spout Nusselt Number in terms of the variables studied. / Mestrado / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Marco Aurelio Cremasco / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T09:16:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lima_WilliamJamesNogueira_M.pdf: 2338342 bytes, checksum: 7417e71abbb1babd89262c143e9c0553 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: : A utilização do tubo interno em leito de jorro é aconselhável quando se intenta controlar melhor a fluidodinâmica no processo de contato sólido/fluido, pois com o uso do tubo interno diminuiu-se a queda de pressão necessária para a utilização do equipamento, permitindo um controle maior da circulação dos grãos no interior do leito. Entretanto o uso do tubo interno reduz a cinética de secagem, comprometendo a eficiência do secador. Uma técnica alternativa para a remoção adequada de umidade dos grãos de arroz, neste caso, é a adoção dos ciclos de resfriamento. Esta técnica consiste em diminuir a temperatura do ar de secagem com o equipamento em operação de modo a manter a temperatura dos grãos abaixo da temperatura limite de degradação do grão de arroz (¿60 GRAUS¿C). Por outro lado, se constatou que o número de ciclos de vem como o tempo de resfriamento influenciam significativamente o percentual de grãos inteiros. O objetivo deste trabalho é correlacionar as condições operacionais de um secador tipo leito de jorro cônico, por intermédio da sua cinética de secagem considerando os ciclos de resfriamento de grãos inteiros. Para tanto foram realizados experimentos a ¿90 GRAUS¿C, '100 GRAUS¿C e '110 GRAUS¿C com e sem a utilização de ciclos de resfriamento. Observou-se que para os experimentos realizados utilizando ciclos de resfriamento o percentual de quebra aumenta na medida em que o tempo de duração do ciclo aumenta, ou utilizando-se um número maior de ciclos. Para os experimentos sem a utilização dos ciclos de resfriamento não foi observada quebra significativa dos grãos, porém a retirada de umidade foi menor que a necessária para estocagem / Abstract: The utilization of draft tube in a conical spouted bed is adsivable when intend to control the fluid dynamics with this kind of solid/fluid contact. However, the use of draft tube reduce drying kinetic, affecting the performance of the dryer. An alternative technique to remove the moisture of the rice grains, in this case, is the adoption of the cooling cycles. This technique consist of reduce the drying gas temperature with the equipment in operation to keep the grains temperature below of the limit temperature of degradation of rice grains (¿60 DEGREES¿C). On the other hands, the number of cooling cycles and the time of cooling influence the percentile on entire grains. The objective of this work is correlate the operation conditions of a conical spouted bed with draft tube dryer, by means of its drying kinetics considering the cooling cycles on the yield of whole grains / Mestrado / Mestre em Engenharia Química