Análise do potencial do leito de jorro como reator para pirólise da casca de coco : estudo experimental e simulação via CFD

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dc.contributor.advisorLira, Taisa Shimosakai de
dc.contributor.advisor-coRibeiro, Daniel da Cunha
dc.contributor.refereeFreitas, Rodrigo Randow de
dc.contributor.refereeSantos, Kássia Graciele dos
dc.date.accessioned2016-08-29T15:39:06Z
dc.date.available2016-07-11
dc.date.available2016-08-29T15:39:06Z
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/5355
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santopor
dc.publisher.countryBRpor
dc.publisher.courseMestrado em Energiapor
dc.publisher.initialsUFESpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energiapor
dc.subjectEnergyeng
dc.subjectPyrolysiseng
dc.subjectFluid dynamicseng
dc.subject.br-rjbnBiomassapor
dc.subject.br-rjbnEnergiapor
dc.subject.br-rjbnPirólisepor
dc.subject.br-rjbnDinâmica dos fluidospor
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.subject.udc620.9
dc.titleAnálise do potencial do leito de jorro como reator para pirólise da casca de coco : estudo experimental e simulação via CFDpor
dc.typemasterThesisen
dcterms.abstractO aumento significativo no consumo e industrialização de água de coco verde no Brasil tem gerado grande quantidade de resíduos, os quais ampliam os problemas ambientais quando dispostos de maneira inadequada. No contexto atual de crescentes preocupações com questões energéticas, o potencial dessa biomassa como fonte renovável de energia é destacado. Dentre as tecnologias de conversão termoquímica de materiais lignocelulósicos, a técnica de pirólise vem recebendo atenção especial e o leito de jorro tem sido investigado como um reator promissor para esse processo, devido ao bom contato gás-sólido que proporciona. Entretanto, a complexidade fluidodinâmica nesse equipamento permanece sendo o principal obstáculo para sua utilização. Assim, com o intuito de contribuir para a aplicação do leito de jorro como reator de pirólise, este trabalho tem como objetivo investigar o comportamento fluidodinâmico das misturas de casca de coco e areia por meio de estudos experimentais e simulação via CFD. A análise dos dados de queda de pressão no leito permitiu identificar regimes de jorro estáveis para misturas com até 40% em massa de casca de coco. Para avaliar o efeito da fração mássica da casca de coco (10, 25 e 40 %) e altura de leito estático (6, 8, 10 cm) sobre a condição de jorro mínimo, foi realizada uma análise estatística por meio de um planejamento fatorial 32 com dois pontos centrais. Foi verificada a influência da massa total das partículas no leito e porosidade da mistura sobre a condição de mínimo jorro. A segregação ocorreu de forma sutil para todas as condições experimentais e o índice de mistura se desviou mais do ideal na base do equipamento, com predominância de areia, partícula mais densa, nessa região. O modelo Euleriano Granular Multifásico foi utilizado para descrever o escoamento de ar-sólido no leito de jorro e mostrou-se adequado para representar qualitativamente esse fenômeno. Entretanto, ao se analisar os valores de queda de pressão de mínimo jorro, nota-se que os resultados simulados subestimam os experimentais, com um erro relativo máximo de -34,26%. Diante da análise da estabilidade do leito, segregação e a fração de volume de cada fase na mistura, é recomendada a utilização de misturas com fração mássica de casca de coco de 25% em testes de pirólise.por
dcterms.abstractThe significant increase in consumption and green coconut water industrialization in Brazil has generated a lot of residues, which extend the environmental problems if disposed an inappropriate way. In the current context of growing concerns about energy issues, the potential of this biomass as a renewable energy source is highlighted. Among the thermochemical conversion technologies of lignocellulosic materials, the pyrolysis technique has received special attention and the spouted bed has been investigated as a promising reactor for this process due to the good gas-solid contact that it provides. However, the fluid dynamics complexity at this equipment remains as the main obstacle for its use. Thus, in order to contribute to the implementation of the spouted bed as pyrolysis reactor, this paper aims to investigate the fluid dynamic behavior of coconut shell and sand mixtures through experimental studies and CFD simulation. The analysis of the data of pressure drop in the bed allowed to identify stable spouted regimes for mixtures with up to 40 mass% of coconut shell. To evaluate the effect of the mass fraction of coconut shell (10, 25 and 40%) and static bed height (6, 8, 10 cm) above the minimum spouting condition, it was performed a statistical analysis using a factorial design 32 with two central points. The influence of the total mass of particles in the bed and the porosity of the mixture above the condition of minimum spouting was observed. The segregation occurred in a subtle way for all experimental conditions and the mixture index deviated more of the ideal at the base of the equipment, with predominance of sand, denser particle, in this region. The Eulerian Granular Multiphase model was used to describe the flow of air- solid in spouted beds and it was adequate to represent qualitatively this phenomenon. However, by analyzing the minimum spouting pressure drop values, it notes that the simulated results underestimate the experimental, with a maximum relative error of - 34,26%. Based on the analysis of the stability of the bed, segregation and the volume fraction of each phase in mixture, the use of mixtures with mass fraction of coconut shell of 25% is recommended in pyrolysis tests.eng
dcterms.creatorBarcelos, Kamilla Malverdi
dcterms.formatText
dcterms.issued2016-01-25
dcterms.languageporpor
dcterms.subjectSegregaçãopor
dcterms.subjectFluidodinâmicapor
dcterms.subjectBiomasseng
dcterms.subjectSegregationeng
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