Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: De Mitri, Aline Gallo, 1990-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638223
Resumo: Orientador: Katia Tannous
id UNICAMP-30_3a1552ed4af3f870342a98cf85bc7a5d
oai_identifier_str oai::1126878
network_acronym_str UNICAMP-30
network_name_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository_id_str
spelling Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasosoFluid dynamics of biomass (corn straw) and inert mixtures in gaseous fluidized bedBiomassaLeito fluidizadoMisturas binariasEngenharia quimica - Modelos matemáticosFluidized bedFluidized bedBinary mixtureChemical engineering - mathematical modelsOrientador: Katia TannousDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuímicaResumo: Este trabalho objetiva caracterizar o comportamento fluidodinâmico da mistura binária da biomassa palha de milho e inerte (areia), a fim de investigar sua aplicabilidade em processos que utilizam leitos fluidizados gasosos. Os materiais sólidos foram caracterizados mediante as propriedades físicas como diâmetro médio de Sauter por peneiramento, esfericidade pela análise de imagens das partículas usando software APOGEO e massa específica aparente via porosimetria de mercúrio. Para a palha de milho, foram obtidos diâmetros médios de 0,253 mm, 0,496 mm e 0,962 mm, esfericidade entre 0,18 e 0,32 e massa específica aparente de 936 kg/m³. A areia utilizada foi de diâmetro médio de 0,335 mm, esfericidade de 0,85 e massa específica de 2636 kg/m³. Os experimentos de fluidodinâmica foram realizados em uma coluna de acrílico alimentada com ar comprimido e em temperatura ambiente. As misturas estudadas foram baseadas em cinco razões de frações mássicas entre biomassa e areia, de 2,5 m-%, 5,0 m-%, 7,5 m-%, 10,0 m-% e 12,5 m-% e três razões de diâmetro entre os materiais (0,76, 1,48 e 2,87). Os ensaios fluidodinâmicos permitiram a determinação das velocidades características de fluidização inicial (Ufi), aparente (Ufa), de segregação (US) e completa (Ufc), além das porosidades aparente (?fa) e completa (?fc) do leito. Os métodos utilizados para a identificação destes parâmetros foram: queda de pressão total, desvio padrão das flutuações de pressão, expansão do leito, inspeção das flutuações de pressão e espectro de potência. As velocidades, em geral, aumentaram com o aumento da razão de diâmetro e razão de fração mássica entre as partículas, sendo a variação mais expressiva (maiores que 100%) com o aumento da primeira variável, principalmente entre as razões de diâmetro 0,76 e 1,48. A porosidade aparente do leito também aumentou com as mesmas razões, mas neste caso, a razão de fração mássica teve influência mais expressiva (aumento entre 24,5% e 37,0%) do que a razão de diâmetro (máximo de 21,5%). A porosidade completa apresentou menor influência de ambas as variáveis fluidodinâmicas, com um aumento máximo de 15%. Os comportamentos de fluidização observados foram leito fixo, segregação total, segregação parcial e mistura completa, na qual se verificou intermitência entre borbulhamento e empistonamento. As velocidades características identificadas experimentalmente foram comparadas através de valores teóricos mediante correlações da literatura. Ufa teve erro relativo médio absoluto entre 22,12% e 30,61% considerando correlações de misturas de partículas, enquanto este mesmo erro foi entre 23,97% e 696,55% utilizando correlações de misturas de biomassa e inerte. A Ufc apresentou erro relativo médio absoluto entre 38,96 % e 146,6%, Ufi entre 21,55% e 31,0% e US de 25,81%, considerando uma única correlação encontrada para esta velocidade. Por fim, novas correlações empíricas foram propostas para possibilitar o cálculo destas velocidades características considerando os dados experimentais desta dissertação e da literatura. As correlações apresentaram boa concordância, com erros relativos menores que 30,1%, o que é comparável com outras correlações da literaturaAbstract: This research aims to characterize the fluid dynamics behavior of corn straw biomass with an inert (sand) in order to investigate its applicability in gaseous fluidized bed processes. Initially, several material characteristics were determined such as Sauter mean diameter by granulometric distribution, sphericity by particle image analysis using APOGEO software and particle density by mercury porosimetry. The corn straw mean diameter were 0.253 mm, 0.796 mm and 0.983 mm; sphericity between 0.19 and 0.32 and particle density of 936 kg/m³. The sand mean diameter was 0.335 mm, sphericity of 0.85 and particle density of 2636 km/m³. The fluid dynamic study was executed in an acrylic column fed with compressed air at room temperature. The binary mixtures had mass fraction ratio between biomass and inert of 2.5 w-%, 5.0 w-%, 7.5 w-%, 10.0 w-% and 12.5 w-% and diameter ratio between particles of 0.76, 1.48 and 2.87. The initial (Uif), apparent (Uaf), of segregation (Us) and complete (Ucf) velocities were obtained by mean pressure drop, standard deviation of pressure fluctuations, bed expansion, pressure fluctuations inspection and power spectral methods. In general, the characteristic velocities increased with the increase of the diameter and mass fraction ratio between materials, however, a more expressive variation was observed for the first ratio, specially between 0.76 and 1.48 with increase higher than 100% for all the velocities. The apparent bed porosity (?fa) also enhanced with the increase of diameter and mass fraction ratios, nevertheless, the mass ratio was more expressive (increase between 24.5% and 37.0%) than the diameter ratio (21.5% maximum). The complete bed porosity (?fc) showed low influence of particle characteristics with a maximum increase of 15.0%. The fluid dynamic behaviors observed were fixed bed, total segregation, partial segregation and complete mixture, in which bubbling and slugging intermittence were verified. The empirical characteristic velocities were compared with theorical values calculated from literature correlations. Uaf presented an absolute mean relative error between 22.12% and 30.61% considering inert particle mixtures correlations, and between 23.97% and 696.55% for biomass and inert mixtures correlations. Ucf showed absolute mean relative error between 38.96 and 146.6%, Uif between 21.55% and 31.0% and Us of 25.81%. Therefore, new empirical correlations were proposed in order to calculate the characteristic velocities in otherwise situations than experimental, taking into consideration the empirical data from this work and from literature. The new correlations were in good agreement with data presenting relative errors lesser than 30,1% which is comparable with other correlationsMestradoEngenharia QuímicaMestra em Engenharia QuímicaCAPES88882.329666/2019-1FAEPEX2957/17[s.n.]Tannous, Katia, 1962-Castilho, Guilherme José dePrata, Ana SilviaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASDe Mitri, Aline Gallo, 1990-20192019-07-30T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (140 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638223DE MITRI, Aline Gallo. Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso. 2019. 1 recurso online (140 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638223. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1126878Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2021-07-21T20:50:07Zoai::1126878Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2021-07-21T20:50:07Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
dc.title.none.fl_str_mv Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
Fluid dynamics of biomass (corn straw) and inert mixtures in gaseous fluidized bed
title Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
spellingShingle Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
De Mitri, Aline Gallo, 1990-
Biomassa
Leito fluidizado
Misturas binarias
Engenharia quimica - Modelos matemáticos
Fluidized bed
Fluidized bed
Binary mixture
Chemical engineering - mathematical models
title_short Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
title_full Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
title_fullStr Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
title_full_unstemmed Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
title_sort Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso
author De Mitri, Aline Gallo, 1990-
author_facet De Mitri, Aline Gallo, 1990-
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Tannous, Katia, 1962-
Castilho, Guilherme José de
Prata, Ana Silvia
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Química
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
dc.contributor.author.fl_str_mv De Mitri, Aline Gallo, 1990-
dc.subject.por.fl_str_mv Biomassa
Leito fluidizado
Misturas binarias
Engenharia quimica - Modelos matemáticos
Fluidized bed
Fluidized bed
Binary mixture
Chemical engineering - mathematical models
topic Biomassa
Leito fluidizado
Misturas binarias
Engenharia quimica - Modelos matemáticos
Fluidized bed
Fluidized bed
Binary mixture
Chemical engineering - mathematical models
description Orientador: Katia Tannous
publishDate 2019
dc.date.none.fl_str_mv 2019
2019-07-30T00:00:00Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638223
DE MITRI, Aline Gallo. Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso. 2019. 1 recurso online (140 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638223. Acesso em: 3 set. 2024.
url https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638223
identifier_str_mv DE MITRI, Aline Gallo. Fluidodinâmica da mistura de biomassa (palha de milho) e inerte em leito fluidizado gasoso. 2019. 1 recurso online (140 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1638223. Acesso em: 3 set. 2024.
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.relation.none.fl_str_mv https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1126878
Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDF
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
1 recurso online (140 p.) : il., digital, arquivo PDF.
dc.publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
publisher.none.fl_str_mv [s.n.]
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
instname_str Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron_str UNICAMP
institution UNICAMP
reponame_str Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
collection Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.name.fl_str_mv Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
repository.mail.fl_str_mv sbubd@unicamp.br
_version_ 1809189156677484544