Estudo experimental e numérico do efeito de variáveis operacionais e de projeto sobre a dinâmica de partículas em tambores rotatórios com suspensores

• Autor(a) principal: Silveira, Jeniffer Cristina
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFU
• Texto Completo: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34911; http://doi.org/10.14393/ufu.te.2022.5303
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA; Tambor rotatório com suspensores; Rotating drum with flights; Região ativa; Active region; Velocidade ideal de rotação; Ideal rotation speed; DEM simulation; Simulação DEM; Suspensores intercalados; Interspersed flights; Química; Chemistry; Química; Dinâmica da partícula; Cilindros; Partículas (Física, química, etc.)

Os secadores rotatórios com suspensores são comumente usados devido à sua alta capacidade de processamento e versatilidade de aplicação. O desempenho destes secadores depende da distribuição das partículas na seção transversal do tambor. O formato do suspensor controla o padrão de cascata das partículas na região ativa, onde o contato sólido-fluido é mais efetivo. O projeto dos suspensores é uma tarefa complexa e estudos são necessários para obter um profundo entendimento sobre a dinâmica das partículas. Desta forma, o presente estudo investigou como as características dos suspensores e seu posicionamento na casca cilíndrica afetam o comportamento das partículas em um tambor rotatório contendo doze suspensores igualmente espaçados. Inicialmente, foi utilizado um tambor de aço inoxidável a fim de avaliar, por simulações DEM, o efeito do formato e do tamanho do suspensor sobre a distribuição dos sólidos na região ativa. Observou-se que os suspensores de três segmentos proporcionaram uma maior quantidade de sólidos na região ativa e foram capazes de transportar as partículas até posições angulares mais elevadas. Desta forma, os suspensores de três segmentos foram empregados para investigar o efeito dos ângulos entre os segmentos (α1, α2 e α3) sobre a dinâmica granular. Um estudo de otimização foi realizado para determinar a melhor combinação dos ângulos (OPDES). Em seguida, um tambor foi fabricado em copolímero ABS utilizando a combinação de ângulos OPDES. O tambor ABS era composto por um conjunto de anéis (identificados por seções), permitindo variar seu comprimento (L) e intercalar os suspensores ao longo da casca cilíndrica. Para o tambor ABS com 50 mm de comprimento, equivalente a duas seções (A e B), observou-se que os suspensores intercalados com distância de separação de 15° melhoraram a distribuição dos sólidos na região ativa. Utilizando o tambor ABS com 150 mm de comprimento, equivalente a seis seções (A a F), foi possível avaliar o arranjo dos suspensores em forma de espiral. Este arranjo proporcionou um melhor desempenho na distribuição de partículas sobre a região ativa quando a seção D (75 mm ≤ L ≤ 100 mm) operou na condição de carregamento ideal. Os suspensores em formato espiral promoveram um aumento de mais de 50% na área da região ativa ocupada por sólidos e uma redução de até 54,1% na heterogeneidade de dispersão da cortina de partículas, potencializando o aproveitamento da área disponível para secagem.