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Previous issue date: 2016-03-07 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Studies carried out in fixed bed, a major experimental research equipment, use a simplified approach for assessing, for example, drying kinetics of various materials, known as thin-layer approach. For a given system can be encompassed in such an approach, the gas residence time in the system should be short enough so that it may be considered that the heat and mass balance between phases is quickly reached and moisture variation and temperature gas phase in the thin layer is negligible. However, some studies already show that structural parameters, the porosity, influence the speed profile of the behavior inside the bed, with a peak speed in the area close to the wall. Even with the advances in this field, obtaining measurements within the fixed bed are difficult to cause disturbances in its structure and changes in flow behavior, requiring the evaluation of the influence of the heat and mass transfer. Therefore, the analysis by techniques of Computational Fluid Dynamics (CFD) are shown as excellent usability for longer be applied in other similar complex systems that occur concurrent transfer mechanisms. In this context, the present study evaluated the drying process in a fixed bed of small thickness using the CFD technique (software ANSYS - FLUENT). For this study were tested with varying computational mesh refinement, analyzed results porosity distribution, air velocity, temperature and estimating the local mass transfer coefficient for the interior of a fixed bed dryer. The results show that should be used with caution thin layer approach because the energy available to the entire bed is not distributed uniformly, and the lower material layer receive more energy and get the greatest amount of heat in the gaseous phase in early stages of the dryer operation. The convective mass transfer coefficient indicates that the potential drying of such equipment varies as a function of position and time, mainly influenced by variations in system speed. / Estudos realizados em leitos fixos, um dos principais equipamentos de investigação experimental, utilizam uma abordagem simplificadora que permitem avaliar, por exemplo, a cinética de secagem dos mais diversos materiais, conhecida com abordagem em camada fina. Para que um determinado sistema possa ser englobado em tal abordagem, o tempo de residência do gás no sistema deve ser curto o bastante para que se possa considerar que o equilíbrio térmico e mássico entre as fases seja atingido rapidamente e a variação de umidade e temperatura da fase gasosa na camada delgada seja desprezível. Entretanto, alguns estudos já comprovam que parâmetros estruturais, com a porosidade, influenciam no comportamento do perfil de velocidade no interior do leito, apresentando um pico de velocidade na região próxima à parede. Mesmo com os avanços neste campo, a obtenção de medidas experimentais no interior do leito fixo é difícil, por causar perturbações em sua estrutura e modificações no comportamento do escoamento, necessitando de avaliação da influência sobre a transferência de calor e massa. Portanto, a análise por meio de técnicas de Fluidodinâmica Computacional (CFD) mostram-se como excelente possibilidade de utilização, por já serem aplicadas em outros sistemas de complexidade semelhante em que ocorrem mecanismos de transferência simultâneos. Neste contexto, no presente trabalho foi avaliado o processo de secagem em leito fixo de pequena espessura utilizando a técnica de CFD (software ANSYS – FLUENT). Para este estudo foram testadas malhas computacionais com refinamento variado, analisados resultados de distribuição de porosidade, velocidade do ar, temperatura e estimativa do coeficiente de transferência de massa local para o interior de um secador de leito fixo. Os resultados mostram que deve-se utilizar com cautela a abordagem em camada fina, pois a energia disponível para todo o leito não se distribui uniformemente, sendo que as camadas inferiores do material recebem maior energia e adquirem a maior quantidade de calor da fase gasosa nos instantes iniciais da operação do secador. O coeficiente convectivo de transferência de massa indica que o potencial de secagem em tal equipamento varia em função da posição e do tempo, principalmente, influenciado pelas variações de velocidade do sistema.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8077 |
| Date | 07 March 2016 |
| Creators | Castro, Ubiranilson João de |
| Contributors | Freire, José Teixeira, Béttega, Rodrigo |
| 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 | English |
| 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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