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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/62652
Type: | TCC |
Title: | Análise fluidodinâmica e de estabilidade térmica de leito fluidizado de sílica |
Authors: | Farias, Alaíde Oliveira |
Advisor: | Barcellos, William Magalhães |
Keywords: | Fluidodinâmica;Transmissão de calor;Regime borbulhante;Fluidodynamics;Heat transmission;Bubbling regime |
Issue Date: | 2019 |
Citation: | FARIAS, Alaíde Oliveira. Análise fluidodinâmica e de estabilidade térmica de leito fluidizado de sílica. 2019. 92 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Energias Renováveis) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019. |
Abstract in Brazilian Portuguese: | Leitos fluidizados são conhecidos pela vasta aplicação e eficiência, entretanto alguns fenômenos fluidodinâmicos aplicando leitos binários da fase sólida não estão ainda bem caracterizados no sentido de uma compatibilidade entre análise teórica e o comportamento de leito em operação. Além disso, o leito fluidizado em sistemas térmicos de combustão como é o caso de queimadores e/ou caldeiras não se tem perfis de distribuição de temperatura bem conhecidos em função das condições operacionais. Neste sentido, o presente trabalho analisa aspectos fluidodinâmicos do protótipo de um reator de combustão de leito fluidizado borbulhante projetado para a combustão híbrida biogás/lodo e esterilização de areia contaminada proveniente de Estação de Tratamento de Esgoto (ETE). Para melhor compreensão da fluidização, foram realizados ensaios fluidodinâmicos preliminares em bancada com tubos de acrílico. A faixa adequada de trabalho para a vazão do gás foi estudada a partir das curvas de queda de pressão variando a proporção L/D do leito estático. As cotas com razão inferior a 2 não apresentaram propensão a formação de pistões de areia. Observou-se que o aumento da altura do leito estático eleva o valor da velocidade de mínima fluidização e reduz a velocidade onde o “empistonamento” ocorre, desta forma, para leitos com razão L/D maior do que 2 a faixa de trabalho é reduzida. Para estimar a expansão e altura de desagregamento das partículas do leito no reator, correlações propostas na literatura foram utilizadas para determinar o diâmetro equivalente da bolha e a fração de bolhas no leito. Os resultados obtidos foram comparados com os dados experimentais e considerando que as correlações apresentaram erros baixos (coeficiente de ajuste R² igual a 0.9998 com razão L/D igual a 5,28), as mesmas foram aplicadas para estimar a expansão e a altura de desagregação das partículas do lito no protótipo de reator em temperatura ambiente. Para a avaliação térmica de perda de calor, foram utilizados dados de operação da caldeira em temperatura constante. Os resultados apontaram o crescimento da fração de queima entre 56,5% a 82% para velocidades superficiais entre 1,25 a 1,35Umf, respectivamente, apontado que a queima é favorecida com a movimentação do leito. Variando a velocidade do gás de 1,18Umf a 1,64Umf e a razão de equivalência entre 0,45 e 1,42, a eficiência de extração foi mantida em torno de 85%. |
Abstract: | Fluidized beds are known for their wide application and efficiency, however some fluid dynamic phenomena applying binary solid phase beds are not yet well characterized in the sense of a compatibility between theoretical analysis and operating bed behavior. In addition, the fluidized bed in thermal combustion systems such as burners and / or boilers does not have well-known temperature distribution profiles depending on operating conditions. In this sense, the present work analyzes fluidodynamic aspects of the prototype of a bubbling fluidized bed combustion reactor designed for biogas / sludge hybrid combustion and sterilization of contaminated sand from a Wastewater Treatment Plant (WWTP). For better understanding of the fluidization, preliminary fluid bench tests were performed with acrylic tubes. The proper working range for gas flow was studied from the pressure drop curves varying the L / D ratio of the static bed. Dimensions with a ratio lower than 2 were not prone to sand piston formation. Increasing the height of the static bed has been observed to increase the value of the minimum fluidization velocity and reduce the velocity where the "empistonamento" occurs, thus, for beds with an L / D ratio greater than 2, the working range is reduced. . To estimate the expansion and disintegration height of the bed particles in the reactor, correlations proposed in the literature were used to determine the equivalent bubble diameter and the bed bubble fraction. The results obtained were compared with the experimental data and considering that the correlations presented low errors (coefficient of adjustment R² equal to 0.9998 with L / D ratio equal to 5.28), they were applied to estimate the expansion and the disintegration height. of lithium particles in the reactor prototype at room temperature. For thermal evaluation of heat loss, boiler operating data at constant temperature were used. The results showed the increase of the firing fraction between 56.5% to 82% for surface velocities between 1.25 and 1.35Umf, respectively, pointing that the burning is favored with the bed movement. By varying the gas velocity from 1.18Umf to 1.64Umf and the equivalence ratio between 0.45 and 1.42, the extraction efficiency was maintained around 85%. |
URI: | http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/62652 |
Appears in Collections: | ENGENHARIA DE ENERGIAS RENOVÁVEIS - Monografias |
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