Estudo da fluidodinâmica de leito vibro-fluidizado horizontal

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Aplicações da vibração mecânica com o intuito de facilitar a fluidização e aumentar as transferências de calor, massa e quantidade de movimento são processos comumente utilizados nas agroindústrias, como por exemplo, na granulação, revestimento e, sobretudo a secagem, onde se concentra o maior número de aplicações. Outras vantagens do uso da vibração sobre os leitos fluidizados convencionais são: o controle mais fácil do tempo de residência das partículas pela manipulação dos parâmetros vibracionais; diminuição da quantidade de ar para a fluidização; redução das dimensões dos equipamentos; secagem mais uniforme e eficiente de materiais aglomerantes; eliminação das zonas mortas dentro do equipamento. O presente trabalho estudou a fluidodinâmica de um leito vibro-fluidizado horizontal construindo para isto as curvas características de queda de pressão e desvio padrão da queda de pressão em relação a velocidade do ar no leito em diferentes condições de vibração. Avaliou-se a influência de parâmetros como freqüência e amplitude de vibração e a carga de material no leito. O equipamento utilizado no trabalho foi um leito vibro-fluidizado horizontal de aço carbono formado por uma seção retangular de 0,9 m de comprimento, 0,34 m de largura e 0,77 m de altura. O leito é sustentado por um sistema de quatro molas helicoidais conectado a um suporte de 0,74 m de altura. A partícula usada no estudo foram esferas de vidro com diâmetro médio de 3,89x10-4 m e densidade de 2,5 g/cm3 encontrando-se no grupo B de GELDART (1973). Para o monitoramento dos valores de velocidade superficial do gás e queda de pressão no leito, utilizaram-se um termoanemômetro e dois transdutores de pressão diferencial acoplados a uma placa de aquisição de dados. Os dados foram processados e analisados num microcomputador com o auxílio do software LabVIEWÓ. De acordo com testes preliminares foi possível definir as condições de vibração na qual o leito apresentou maior estabilidade utilizando assim um intervalo de 13 a 16 Hz para a freqüência de vibração e limites de 0,167 a 0,733 mm de amplitude. Para avaliar a influência dos parâmetros operacionais escolhidos utilizou-se a técnica de planejamento composto central com quatro réplicas no centro, gerando 18 experimentos. Pela análise estatística dos dados, pôde-se observar que a massa apresentou maior significância, seguida da amplitude e que a freqüência não apresentou um efeito significante na queda de pressão. Uma interpretação visual dos resultados por meio das superfícies de resposta do planejamento apresentou efeitos não só das variáveis isoladas, mas também suas interações. Pôde-se observar uma influência fortemente linear da massa na queda de pressão do leito para todos os níveis de amplitude, encontrando nível mais elevado para valores intermediários de amplitude. Já para a amplitude percebeu-se uma função quadrática com relação a pressão gerando valores mínimos de pressão quando utilizados valores maiores de amplitude. De forma análoga, nota-se pela superfície de resposta que, para o nível mais baixo de freqüência de vibração encontraram-se os maiores valores de velocidade sendo mais acentuado para níveis intermediários de amplitude. Seguindo esta linha de raciocínio, verificou-se o efeito da massa de partículas no leito nos diversos níveis de freqüência, onde seu incremento acarretou num aumento na resposta da velocidade ao longo da superfície de resposta. Para a velocidade de mínima vibro-fluidização encontrou-se valores mais elevados para a mesma na condição de maior massa e valores intermediários de amplitude.

ASSUNTO(S)

engenharia quimica fluidized bed fluidodinâmica vibro-fluidização fluidização dinâmica de fluídos vibrated-fluidized bed leito vibro-fluidizado vibrate-fluidization leito fluidizado fluid dynamic

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