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FABIANA PIMENTEL MACÊDO FARIAS - TESE PPGEP 2006..pdf: 6819431 bytes, checksum: 61825d33b2b61b2732d80e7e82b96b05 (MD5) === Made available in DSpace on 2018-09-03T20:13:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1
FABIANA PIMENTEL MACÊDO FARIAS - TESE PPGEP 2006..pdf: 6819431 bytes, checksum: 61825d33b2b61b2732d80e7e82b96b05 (MD5)
Previous issue date: 2006-04-19 === Os ciclones são equipamentos utilizados em processos químicos, em diversas operações
unitárias, com o objetivo de promover a separação de sólido e/ou líquido de uma corrente
gasosa e secar sólidos. Neste sentido, o presente trabalho propõe um estudo teórico da
termofluidodinâmica de um ciclone como secador. O modelo matemático considera
escoamento tri-dimensional, turbulento e estacionário para a fase gasosa, e o modelo
Lagrangeano para as partículas. As equações diferenciais que representam o fenômeno
físico foram resolvidas numericamente pelo método dos volumes finitos, com esquema de
interpolação UPWIND para os termos convectivos e o algoritmo SIMPLEC para o
acoplamento pressão-velocidade. Como aplicação, a metodologia foi usada para predizer a secagem do bagaço de cana-de-açúcar em um ciclone. As simulações foram realizadas
utilizando o código computacional CFX-3D. Resultados do teor de umidade, temperatura e
variações dimensionais da partícula, distribuição de velocidade, pressão e temperatura do
ar de secagem, para diversas condições do ar, geometria do ciclone e velocidade inicial da partícula são apresentados e analisados. Constatou-se o caráter tridimensional do
escoamento gás-partícula no interior do ciclone com presenças de regiões de zonas de
recirculação e de inversão de fluxo, apresentando razoável concordância com os dados
experimentais. Verificou-se que a cinética de secagem, o aquecimento e o tempo de
residência das partículas são afetadas pelas condições do ar de secagem e geometria do
ciclone, e quando comparadas com dados experimentais apresentaram boa aproximação. O ciclone com seção de entrada quadrada se mostrou mais eficiente, do ponto de vista de
secagem, quando comparados com os dutos de seção retangulares vertical e horizontal. === Cyclones are equipments very used in chemical processes, in several units operations.
Their aim is to promote the solid and/or a liquid separation from a gas stream and dry
solids. In this sense, the present work proposes a theoretical study of thermal fluid
dynamics of a cyclone as dryer. The mathematical model considers three-dimensional,
turbulent and stationary flow for gas phase, and Lagrange model for particles. The
governing equations were solved numerically with the finite-volumes method, using
UPWIND interpolation scheme for convective terms and algorithm SIMPLEC for
pressure-velocity coupling. As an application, the methodology was used to predict the
sugar cane bagasse drying in a cyclone. Simulations had been carried out using the
computational code CFX-3D. Results of the moisture content, temperature and
dimensional variations of the particles and velocity, pressure and temperature distributions
of the air drying, to several air conditions, shape of the cyclone and initial velocity of
particle is presented and analyzed. Three-dimensional gas-particle flow, recirculation
zones and inversion flow were verified inside the cyclone. Numerical data fitted well
experimental ones. It was verified that the kinetic drying, temperature and residence time
of the particles were affected by air drying conditions and cyclone geometry. Cyclone with
square inlet section were more efficient to dry than cyclone with vertical and horizontal
rectangular section duct.
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