Análise comparativa entre a operação convencional e a com reversão de escoamento durante a secagem de alumina em leito fixo

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Böing, Hugo Mendes
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSCAR
Texto Completo: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/15945
Resumo: When sugar is added to a hot cup of coffee, the first action, almost intuitively before drinking, is to mix the drink so that it gets evenly sweetened. When preparing a cocktail, the most important stage is shaking the drink’s different ingredients. This action of mechanically mixing is very common. In larger scale, chemical reactors also adopt mechanical mixing systems to homogenize the processed material, ensuring uniformity to both the properties and the quality of the final product. In applications involving fixed bed, however, it is impossible to use mechanical mixers, due to the equipment’s nature. Instead, an alternative is to change the direction of the air flow from time to time. The bed’s homogenization during the drying process may be essential in some applications. The existence of significant internal gradients of moisture and temperature alike may make it unfeasible to use this kind of dryer depending on the application. In other words, this unwanted nonuniformity may result not only in a final product below the quality standards but also significant losses in subsequent operations. This happens, for example, in coffee processing during the roasting stage, in which beans with high moisture content may not pyrolyze and those with low humidity may roast. In this context, the objective of this work was to analyze the reduction of internal gradients during thick fixed bed alumina drying with the reversal technic, when compared to results that would be attained in the conventional operation. Numerical assays were carried out in MatLab® with a script developed by Particulate Systems Research Group of DEQ/UFSCar. The simulation results showed the effectiveness of the airflow reversal technique that allowed the reduction of moisture and temperature gradients of alumina.
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In larger scale, chemical reactors also adopt mechanical mixing systems to homogenize the processed material, ensuring uniformity to both the properties and the quality of the final product. In applications involving fixed bed, however, it is impossible to use mechanical mixers, due to the equipment’s nature. Instead, an alternative is to change the direction of the air flow from time to time. The bed’s homogenization during the drying process may be essential in some applications. The existence of significant internal gradients of moisture and temperature alike may make it unfeasible to use this kind of dryer depending on the application. In other words, this unwanted nonuniformity may result not only in a final product below the quality standards but also significant losses in subsequent operations. This happens, for example, in coffee processing during the roasting stage, in which beans with high moisture content may not pyrolyze and those with low humidity may roast. In this context, the objective of this work was to analyze the reduction of internal gradients during thick fixed bed alumina drying with the reversal technic, when compared to results that would be attained in the conventional operation. Numerical assays were carried out in MatLab® with a script developed by Particulate Systems Research Group of DEQ/UFSCar. The simulation results showed the effectiveness of the airflow reversal technique that allowed the reduction of moisture and temperature gradients of alumina.Quando se adiciona açúcar à uma xícara de café quente, a primeira ação quase intuitiva, antes de beber, é mexer o líquido para que tudo fique igualmente adocicado. Ao preparar um coquetel, a etapa mais importante é a de chacoalhar os diferentes ingredientes da bebida. Essa ação de misturar mecanicamente é bastante comum. Em maior escala, reatores químicos também adotam sistemas de agitação mecânica para homogeneizar o conteúdo processado, garantindo uniformidade tanto nas propriedades quanto na qualidade do produto final. Em aplicações envolvendo o leito fixo, porém, não há como utilizar agitadores mecânicos, pela própria natureza do equipamento. Ao invés disso, uma alternativa é inverter o sentido de escoamento do fluido de tempos em tempos. A homogeneização do leito durante a secagem pode ser fundamental em algumas aplicações, a existência de gradientes internos significativos, tanto de umidade quanto de temperatura do sólido, pode inviabilizar o uso desse tipo de secador dependendo do material. Em outras palavras, essa indesejada não uniformidade no leito de secagem pode não só resultar num produto fora do padrão de qualidade como também acarretar perdas significativas em operações subsequentes. Esse é, por exemplo, o caso do café que, ao passar pela torrefação, os grãos com umidade alta podem não pirolisar e aqueles com umidade muito baixa podem ficar tostados. Nesse contexto, o objetivo do Trabalho de Graduação aqui resumido foi analisar a diminuição dos gradientes internos durante a secagem de alumina em leito fixo espesso com a técnica da reversão, comparando os resultados com os que seriam obtidos na operação convencional. Foram feitos ensaios numéricos usando um programa em MatLab® desenvolvido na área de Sistemas Particulados do DEQ/UFSCar. Os resultados das simulações devem revelaram a eficácia da técnica de reversão de escoamento mostrando a redução dos gradientes de umidade e temperatura da alumina.Não recebi financiamentoporUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosEngenharia Química - EQUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSecagemLeito fixoDryingFixed bedENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICAAnálise comparativa entre a operação convencional e a com reversão de escoamento durante a secagem de alumina em leito fixoComparative analysis between the conventional operation and with flow reversal during the drying of alumina in a fixed bedinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis60075eb7fb7-f6af-4677-87b5-84d87dca76acreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALTG - Hugo Mendes Boing.pdfTG - Hugo Mendes Boing.pdfTG - Hugo Mendes Boingapplication/pdf1438919https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15945/1/TG%20-%20Hugo%20Mendes%20Boing.pdf345331b81838111e17ae3b82afa974f4MD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15945/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52TEXTTG - Hugo Mendes Boing.pdf.txtTG - Hugo Mendes Boing.pdf.txtExtracted texttext/plain64070https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15945/3/TG%20-%20Hugo%20Mendes%20Boing.pdf.txt329d05137cc7d146be01aa1d5caf6e2dMD53THUMBNAILTG - Hugo Mendes Boing.pdf.jpgTG - Hugo Mendes Boing.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9398https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/15945/4/TG%20-%20Hugo%20Mendes%20Boing.pdf.jpg37936d688060cf49b300ea3e476379fcMD54ufscar/159452023-09-18 18:32:20.728oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/15945Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:32:20Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
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