Contribuições para a pirólise da casca de cacau em leito de jorro : estudos da fluidodinâmica experimental e simulação via CFD

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dc.contributor.advisor-co1Ribeiro, Daniel da Cunha
dc.contributor.advisor1Lira, Taisa Shimosakai de
dc.contributor.authorAlmeida, Priscilla de Souza
dc.contributor.referee1Santos, Kássia Graciele dos
dc.contributor.referee2Freitas, Rodrigo Randow de
dc.date.accessioned2016-08-29T15:39:06Z
dc.date.available2016-07-11
dc.date.available2016-08-29T15:39:06Z
dc.date.issued2016-01-26
dc.description.abstractThe replacement of non-renewable resources for renewable resources is a major desired objective worldwide. Brazil is a country that has been successful in this race for an energy matrix where alternative sources are prevalent. Biomass is a promising renewable source that if used with appropriate technology is able to generate products with high energy potential. Pyrolysis stands out in the scene of thermochemical conversion technologies, being the most suitable reactors in the process those able to provide an excellent mix of components to be pyrolyzed. The spouted bed, to be equipment which provides a high contact between solids and fluid, fits well as a pyrolysis reactor. Therefore, a fluid dynamic study of the behavior of the particles involved in this process is one of the basic steps for applying this technique. The cocoa shell residue is the main residue of cocoa process, comprising about 80% of the fruit. Normally used for animal feed production and fertilizer, this biomass can be viewed as a convenient energy source. This work has as main objective to study the fluid dynamics of a binary mixture consisting of cocoa shell particles and sand in a spouted bed. The minimum spouting velocity and stable pressure drop were evaluated through statistical analyzes for different static bed heights (6, 8 and 10 cm) and mass fractions of cocoa shell (25, 50 and 75%). The segregation of the mixtures was analyzed in the bed heights and mass fractions of cocoa shell adopted in fluid dynamic study, varying the velocity of the air at 10, 20 and 30% above the minimum spouting velocity. The stable spouted regime was established in the studied experimental region. It was found that the minimum spouting velocity was not influenced by variations in mass fraction, unlike the stable pressure drop which suffered interference as much as the mass fraction and the static bed height. The segregation of particles was observed in the regions of the top and bottom of the bed. CFD simulations were performed using the Eulerian model to describe the gas-solid flow in spouted bed and using a two-dimensional structured mesh. Simulations have shown agreement with the experimentally observed relative to the fluid-dynamic behavior and segregation in the bottom of the bed.
dc.description.resumoA substituição de recursos não renováveis por renováveis é um dos grandes objetivos almejados mundialmente. O Brasil é um país que tem obtido sucesso nesta corrida por uma matriz energética onde as fontes alternativas são predominantes. A biomassa é uma fonte renovável promissora que ao ser utilizada com adequadas tecnologias é capaz de gerar produtos com alto potencial energético.A pirólise se destaca no cenário das tecnologias de conversão termoquímica, sendo os reatores mais indicados no processo aqueles capazes de fornecer uma excelente mistura dos componentes a serem pirolisados. O leito de jorro, por ser um equipamento que proporciona um elevado contanto entre sólidos e fluido, adéqua-se como um bom reator de pirólise. Sendo assim, um estudo fluidodinâmico do comportamento das partículas envolvidas neste processo é uma das etapas básicas para aplicação desta técnica. A casca do cacau é o principal resíduo do processo de beneficiamento do cacau, compondo cerca de 80% do fruto. Utilizada normalmente para produção de ração animal e fertilizantes,essa biomassa pode ser vista como uma conveniente fonte energética. O presente trabalho tem como objetivo principal estudar a fluidodinâmica de uma mistura binária composta por partículas de casca de cacau e areia em um leito de jorro. Foram avaliados parâmetros como velocidade de mínimo jorro e queda de pressão de jorro estável através de análises estatísticas para diferentes alturas de leito estático (6, 8 e 10cm) e frações mássicas de casca de cacau (25, 50 e 75%). A segregação das misturas foi analisada nas alturas de leito e frações mássicas da casca de cacau adotadas no estudo fluidodinâmico, variando a velocidade do ar em 10, 20 e 30% acima da velocidade de mínimo jorro. O regime de jorro estável foi estabelecido na região experimental estudada. Constatou-se que a velocidade de mínimo jorro não foi influenciada por variações na fração mássica, diferentemente da queda de pressão de jorro estável que sofreu interferência tanto da fração mássica quanto da altura de leito estático. A segregação das partículas foi observada nas regiões do topo e do fundo do leito. Simulações via CFD foram realizadas empregando o modelo Euleriano para descrever o escoamento gás-sólido no leito de jorro e utilizando uma malha bidimensional estruturada. As simulações se mostraram de acordo com o observado experimentalmente com relação ao comportamento fluidodinâmico e a segregação no fundo do leito.
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/5356
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subjectSegregationeng
dc.subjectSpouted bedeng
dc.subjectComputational fluid dynamicseng
dc.subjectBiomasseng
dc.subjectPyrolysiseng
dc.subjectSegregaçãopor
dc.subjectLeito de jorropor
dc.subject.br-rjbnBiomassa
dc.subject.br-rjbnEnergia
dc.subject.br-rjbnPirólise
dc.subject.br-rjbnFluidodinâmica computacional
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.subject.udc620.9
dc.titleContribuições para a pirólise da casca de cacau em leito de jorro : estudos da fluidodinâmica experimental e simulação via CFD
dc.typemasterThesis
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