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Previous issue date: 2016-02-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Although there are several mathematical models in the literature used for paste drying in spouted beds, few of them have focused on transient analysis of dynamic system. Therefore, the purpose of this study was to integrate experiments and simulations of a dynamic model to study the paste drying process in a spouted bed with inert particles. The tests were conducted to investigate the transient response by mean of experiments with disturbances and intermittences in the paste feed rates for understand the behavior of process during periods in which the equipment undergoes transients states. The experiments drying were performed in a spouted bed of cylindrical column of 50.0 cm of height and 20.0 cm of diameter for inlet gas temperatures of 70 °C and 100 °C and inlet spout air flow rate at 30% above the minimum spouting velocity. The paste used was a calcium carbonate suspension with solid concentration of 5 % w/w and glass spheres of 2,2 mm of average diameter used as inert particles. To describe the heat and mass transfer phenomena in the drying process was used semi-empirical models
found in the literature. The models consist of an ordinary differential equations system coupled with an empirical equation to determine the water evaporation rate. For the numerical solution of the models, was developed a computer code based in Fortran 90 programming language using the DIVIPAG subroutine from IMSL library. Comparative analysis between experimental and simulated data were performed and it was verified that the adapted models represented good the paste drying process in the spouted bed under different conditions. The results obtained in this study showed good agreement with the behavior found in the literature and with the physical principles of momentum, heat and mass transfer involved in the process. This work contributed to a better understanding of the paste drying in spouted bed when the process goes by transit states due to disturbances and intermittences in the paste feed rates. / Embora a literatura reporte vários modelos matemáticos usados para a secagem
de pasta em leito de jorro, poucos trabalhos propõem estudar o regime transiente envolvendo
mudanças na dinâmica de secagem. Portanto, neste trabalho foi realizado um estudo
experimental e de simulação sobre o processo de secagem de pasta em leito de jorro com
partículas inertes, onde os testes foram conduzidos de modo a provocar mudanças na dinâmica
de secagem, para se entender o comportamento do processo durante períodos em que o
equipamento passa por estados transientes. Para isto, foram realizados experimentos de
secagem com perturbação e intermitência na vazão de alimentação da pasta em um leito de jorro
de coluna cilíndrica de 50 cm de altura e 20 cm de diâmetro. Os ensaios foram realizados com
temperaturas do gás de entrada de 70°C e 100°C, e velocidade do gás de entrada de 30% acima
da mínima de jorro. A pasta utilizada foi uma suspensão de carbonato de cálcio com uma
concentração percentual mássica 5% e esferas de vidro de 2,2 mm de diâmetro como partículas
inertes. Para descrever a dinâmica de transferência de calor e massa no leito, foram utilizados
modelos semi-empíricos encontrados na literatura e realizado algumas adaptações. Os modelos
consistem de um conjunto de equações diferenciais ordinárias acoplados a uma equação
empírica para determinar a taxa de evaporação de água. Para a solução numérica dos modelos,
foi construído uma rotina computacional baseado em linguagem de programação FORTRAN 90 utilizando-se a sub-rotina DIVIPAG da biblioteca do IMSL. Foram realizadas análises comparativas entre os dados experimentais e simulados, e verificou-se que os modelos adaptados representaram bem o processo de secagem de pasta em leito de jorro em diferentes
condições experimentais. Os resultados obtidos neste trabalho estão de acordo com o comportamento encontrado na literatura e em concordância com os princípios físicos de transferência de momento, calor e massa envolvidos no processo de secagem. O presente trabalho contribuiu para o melhor entendimento da secagem de pasta em leito de jorro quando o processo passa por períodos transientes devido as perturbações e intermitência na vazão de pasta.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7853 |
| Date | 22 February 2016 |
| Creators | Silva, Carlos Adriano Moreira da |
| Contributors | Freire, José Teixeira, Freire, Fábio Bentes |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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