Análise termodinâmica e termoquímica via Cfd do processo de gaseificação de diferentes amostras de biomassa fecal

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dc.contributor.advisor1Martins, Márcio Ferreira
dc.contributor.authorVenturott, Rodolfo de Melo
dc.contributor.referee1Oliveira, Rogério Lima Mota de
dc.contributor.referee2Martins, Ramon Silva
dc.date.accessioned2018-08-02T00:02:58Z
dc.date.available2018-08-01
dc.date.available2018-08-02T00:02:58Z
dc.date.issued2017-08-14
dc.description.abstractNowadays there is a sanitation problem that affects billions of people around the world, especially in least developed countries. The lack of treatment of feces generates a proliferation of diseases, as diarrhea and cholera, causing malnutrition mainly in children that can lead even to death. The proper treatment of this waste is therefore essential to improve the quality of life of these affected people. Among the exiting solutions, one that is not very explored is gasification. Studies indicate the potential in the usage of fecal biomass to the production of combustible gases, since it has a high heating value if properly prepared, showing higher values than conventional biomass, like wood. In this context, the research presents a numerical approach in CFD for the simulation of a downdraft gasifier using fecal biomass. The methodology considers that the biomass particles that enter in the gasifier are analyzed in a Lagrangian reference using the Discrete Phase Model, and the gas that occupies the domain is analyzed in an Eulerian reference. The two phases interact with each other alternatively during the solution calculation until convergence is reached. The results seek to consider the influence of various parameters in the gasification process. The different sample compositions that were used indicated an impact of a higher amount of fixed carbon in the increase of the reactor temperature, which also impacts in the quality of the produced gases. The increase in moisture content reduced the gases heating value, like in the increase of tar, and also reduced the reactor average temperature. The relative humidity has an impact on the hydrogen gas production due to the addition of water vapor in the gasifier. The study however presented relatively high efficiencies, which can be attributed to the pyrolysis specification, and there were also stability problems that were solved with solution relaxation.eng
dc.description.resumoExiste atualmente um problema de saneamento básico que atinge bilhões de pessoas ao redor do mundo, especialmente em países subdesenvolvidos. A falta de tratamento das fezes ocasiona numa grande proliferação de doenças, como diarreia e cólera, causando desnutrição principalmente em crianças e podendo levar até a morte. O tratamento adequado destes dejetos é então fundamental para a melhoria da qualidade de vida das pessoas afetadas. Dente as soluções existentes, uma pouco explorada diz respeito à gaseificação. Estudos indicam o potencial da utilização da biomassa fecal para a produção de gases combustíveis, uma vez que ela apresenta alto poder calorífico se adequadamente preparada, com valores maiores do que biomassas convencionais, como madeira. Neste contexto, a pesquisa apresenta uma abordagem numérica em CFD para a simulação de um gaseificador cocorrente utilizando a biomassa fecal. A metodologia considera que as partículas de biomassa que entram no gaseificador são analisadas num referencial lagrangeano usando o Modelo de Fase Discreta, com o gás que preenche o domínio sendo analisado em referencial euleriano. As duas fases interagem em alternância durante o cálculo da solução do problema até que se atinja a convergência. Os resultados buscaram considerar a influência de diversos parâmetros no processo da gaseificação. As diferentes composições das amostras utilizadas indicaram um impacto de uma maior quantidade de carbono fixo no aumento da temperatura do reator, o que também impacta na qualidade dos gases produzidos. O aumento da umidade reduziu o poder calorífico dos gases, assim como no aumento do alcatrão, e também diminuiu a temperatura média do reator. A umidade relativa alterou um pouco a produção de gás hidrogênio devido à adição do vapor de água no gaseificador. O estudo, porém, apresentou eficiências relativamente altas, o que pode se dever à especificação da pirólise, e também houve problemas de estabilidade, que foram resolvidos com a relaxação da solução. Palavras chave: Biomassa fecal. Gaseificação. Gaseificador cocorrente. Dinâmica dos Fluidos Computacional. Modelo de Fase Discreta.
dc.formatText
dc.identifier.citationVENTUROTT, Rodolfo de Merlo. Análise termodinâmica e termoquímica cia Cfd do processo de gaseificação de diferentes amostras de biomassa fecal. 2017. Dissertação (Mestrado em Engenharia mecânica) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2017.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/9753
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Engenharia Mecânica
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsopen access
dc.subjectFecal biomasseng
dc.subjectGasificationeng
dc.subjectDowndraft gasifiereng
dc.subjectComputational Fluid Dynamicseng
dc.subjectDiscrete Phase Modeleng
dc.subjectBiomassa fecalpor
dc.subjectGaseificaçãopor
dc.subjectGaseificador cocorrentepor
dc.subjectDinâmica dos Fluidos Computacionalpor
dc.subjectModelo de fase discretapor
dc.subject.cnpqEngenharia Mecânica
dc.subject.udc621
dc.titleAnálise termodinâmica e termoquímica via Cfd do processo de gaseificação de diferentes amostras de biomassa fecal
dc.typemasterThesis
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