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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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3919 |
| Date | 30 August 2012 |
| Creators | Padua, Thiago Faggion de |
| Contributors | Freire, José Teixeira |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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