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Previous issue date: 2015-11-18 / CAPEs / O presente trabalho trata da simulação numérica de um gaseificador de leito fluidizado
borbulhante fazendo uso da CFD para o sistema composto por gás-biomassa-areia.
Inicialmente, simulou-se os sistemas gás-areia e gás-biomassa. O modelo computacional
empregado foi validado empregando-se os resultados experimentais de Taghipuor et al.
(2005).A seguir, foi realizado um planejamento fatorial 23, onde se variou a massa
específica e o diâmetro da partícula e o percentual de biomassa na fase sólida. Para realizar
as simulações foram utilizados os softwares ANSYS CFX 15.0 e ANSYS FLUENT 15.0,
adotando-se a abordagem euleriana, com a Teoria Cinética de Escoamento Granular. As
seguintes velocidades superficiais do gás foram testadas: 0,03, 0,1, 0,38 0,46 e 0,51 m.s-1.
Para o sistema gás-areia, o leito permaneceu fixo nas velocidades de 0,03 e 0,10 m.s-1. Aos
2,50 s de simulação transiente, o leito encontrava-se fluidizado para as velocidades maiores
ou iguais a 0,38 m.s-1 e assim permaneceu alcançando um estado pseudo-estacionário. No
sistema gás-biomassa, o leito manteve-se fixo apenas na velocidade de 0,03 m.s-1. Dois
sistemas foram testados com três componentes (gás-areia-biomassa) diferenciando-se entre
si pelos tamanhos das partículas de areia e biomassa. Para grandes diferenças entre estes
tamanhos, o sistema apresentou segregação durante a fluidização. No sistema com menor
diferença nestes tamanhos, a fluidização ocorreu mais facilmente, uma vez que os efeitos
de segregação foram atenuados. Foram obtidos perfis de fração volumétrica do gás, areia e
biomassa para as 17 condições do planejamento fatorial, bem como um modelo que prediz
a expansão do leito em sistemas fluidizados. O ensaio que apresentou maior altura final do
leito (0,50 m), mantendo-se em regime borbulhante, foi aquele com 15% de partículas de
biomassa com 375 m de diâmetro e 85% de areia, sendo, portanto, uma condição ótima
para a fluidização. / This work has studied a bubbling fluidized bed gasifier though numerical simulation using
computational fluid dynamics (CFD) for the system composed of gas - biomass - sand.
Initially, gas-sand and gas-biomass systems were simulated. The computer model used was
validated employing experimental results from Taghipuor et al. (2005) .Then, a 23 factorial
design was employed, where the density, the particle diameter and the the fraction of
biomass were varied. All simulations were carried out using ANSYS CFX 15.0 and
ANSYS FLUENT 15.0. An eulerian approach coupled to the Kinetic Theory of Granular
Flow were used. The following gas superficial velocities were tested: 0.03, 0.1, 0.38, and
0.46 0.51 m s-1. For gas-sand system, a fixed bed was obtained for gas velocities of 0.03
and 0.10 m s-1. After 2.50 s of transient simulation, the bed became fluidized for gas
velocities greater or equal to 0.38 m s-1 staying in a pseudo-steady state. For the biomassgas
system, the bed remained fixed only at the speed of
0.03 m s-1. Two systems were tested using the three components (gas, sand and biomass)
differing from each other only by the size of sand and biomass particles. For high
differences between these sizes, the system showed segregation during fluidization. In the
system with lower size difference, the fluidization occurred more easily, since the
segregation effects were attenuated. Volumetric fraction profiles of gas, sand and biomass
were obtained for the 17 factorial design conditions used as well as a model that predicts
the bed expansion in fluidized systems. The assay that showed higher final height of the
bed (0.50 m) staying in a bubbling regime was one with 15% biomass particles with 375
mm in diameter and 85% of sand, being, therefore, a good condition to carry out
fluidization.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufpe.br:123456789/16175 |
| Date | 18 November 2015 |
| Creators | SANT'ANNA, Mikele Cândida Souza de |
| Contributors | http://lattes.cnpq.br/0088457363574989, LUCENA, Sergio |
| Publisher | Universidade Federal de Pernambuco, Programa de Pos Graduacao em Engenharia Quimica, UFPE, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Breton |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFPE, instname:Universidade Federal de Pernambuco, instacron:UFPE |
| Rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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