Simulação Hidrodinâmica de um Gaseificador de Leito Fluidizado Borbulhante

• Main Author: SANT'ANNA, Mikele Cândida Souza de
• Other Authors: http://lattes.cnpq.br/0088457363574989
• Language: br
• Published: Universidade Federal de Pernambuco 2016
• Subjects: Fluidização; Regime Borbulhante; Hidrodinâmico.; CFD; Fluidization; Bubbling Regime; Hydrodynamics
• Online Access: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/16175

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa ([e-mail]) on 2016-03-30T13:38:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Mikele Cândida Sousa de Sant'Anna.pdf: 2684133 bytes, checksum: 61e61bb0edcf743d1f2af9c55724a92e (MD5) === Made available in DSpace on 2016-03-30T13:38:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese_Mikele Cândida Sousa de Sant'Anna.pdf: 2684133 bytes, checksum: 61e61bb0edcf743d1f2af9c55724a92e (MD5) 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.