Contribuição à rota de produção de combustível em leito fluidizado a partir de resíduo sólido: simulação numérica do reator com misturas de areia e resíduo de embalagem cartonada

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dc.contributor.advisor-co1Ribeiro, Daniel da Cunha
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3690-1938
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8563308324482367
dc.contributor.advisor1Bacelos, Marcelo Silveira
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0002-0838-6839
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3741207242086712
dc.contributor.authorSantos, Derikson Elias dos
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000-0002-3413-0773
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/1280040882834837
dc.contributor.referee1Faria, Rochkhudson Batista de
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-0264-9148
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4814276846825036
dc.contributor.referee2Siqueira, Renato do Nascimento
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-8397-8180
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9791817633014124
dc.date.accessioned2026-02-12T19:08:49Z
dc.date.available2026-02-12T19:08:49Z
dc.date.issued2025-03-24
dc.description.abstractThe pyrolysis of polyethylene/aluminum composite (LDPE/Al) in a fluidized bed produces fuels derived from Tetra Pak waste and recovers aluminum with high purity, thereby reducing the environmental impacts of the extractive industry. However, binary mixtures of sand and polyethylene/aluminum composite can segregate, decreasing the heat transfer rate and leading to bed defluidization. Predicting the mixing index using a 2D-laminar model with the Syamlal drag equation aims to determine operating conditions with low segregation levels, especially during reactor startup. The prediction of the mixing index through a model associated with experimental design has not yet been explored in the literature. For this reason, using a 24 experimental design, this work aims to evaluate the model’s predictive capability, considering the effects of the restitution and specularity coefficients on the mixing index in a fluidized bed. The validated model predicts the effects of the velocity ratio (V/Vmf), diameter ratio (DC/DS), and specularity coefficient (SC) on the bed mixing index, considering a significance level of 10%. For the top region, the results show that lower SC values and higher DC/DS ratios promote particle mixing. The CFD simulation also highlights the impact of the specularity coefficient on the flow regime transition from bubbling to slugging. This research contributes to the design and proper operation of the fluidized bed reactor, strengthening the route for polyolefinic waste valorization toward fuel production and aluminum recovery from Tetra Pak packaging.
dc.description.resumoA pirólise do compósito de polietileno/alumínio (PEBD/Al) em leito fluidizado produz combustíveis derivados de resíduos Tetra Pak e recupera o alumínio com alta pureza, reduzindo os impactos ambientais da indústria extrativista. Entretanto, misturas binárias de areia e compósito de polietileno/alumínio podem segregar, reduzir a taxa de transferência de calor e ocasionar a defluidização do leito. A previsão do índice de mistura, pelo modelo 2D-laminar com equação de arrasto de Syamlal, visa determinar condições operacionais com baixos níveis de segregação especialmente na partida do reator. A previsão do índice de mistura pelo modelo associado ao delineamento de experimentos ainda não foi explorada na literatura. Por esta razão, mediante um delineamento experimental 24, este trabalho tem como objetivo avaliar a previsão do modelo, considerando os efeitos do coeficiente de restituição e especularidade sobre o índice de mistura em leito fluidizado. O modelo validado prevê o efeito dos fatores razão de Velocidade (V/Vmf), razão de velocidade (DC/DS) e Coeficiente de Especularidade (CE) sobre o índice de mistura do leito, considerando um nível de significância de 10%. Para o topo, os resultados revelam que quanto menor valor de CE e maior a razão DC/DS esta região alcança a mistura de partículas. A simulação CFD ainda destaca o impacto do coeficiente de especularidade na mudança de regime de escoamento de borbulhante para slugging. Esta pesquisa contribui para o projeto e a operação adequada do reator de leito fluidizado, fortalecendo a rota de valorização de resíduos poliolefínicos para a produção de combustíveis e recuperação de alumínio de embalagens Tetra Pak.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa e Inovação do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/20881
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.departmentCentro Universitário Norte do Espírito Santo
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subjectMistura binária
dc.subjectResíduos sólidos
dc.subjectSegregação
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.titleContribuição à rota de produção de combustível em leito fluidizado a partir de resíduo sólido: simulação numérica do reator com misturas de areia e resíduo de embalagem cartonada
dc.typemasterThesis
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