00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Bacharelado - ENGENHARIA QUÍMICA - CTEC
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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Estudo numérico da influência das propriedades físicas granulares aplicado ao fenômeno de fluidização
Título(s) alternativo(s): Numerical study of the influence of granular physical properties applied to the fluidization phenomenon
Autor(es): Lopes, Luís Fillipe Nunes
Primeiro Orientador: Meili, Lucas
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Brandão, Rodolfo Junqueira
metadata.dc.contributor.referee1: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee2: Sodré, Cristiane Holanda
Resumo: A operação de equipamentos em regime de leito fluidizado é largamente utilizada na indústria química por proporcionar uma elevada mistura entre as fases granular e fluida, possibilitando a intensificação das taxas de transferência de calor e massa, sendo amplamente empregados nas indústrias petrolíferas, com o craqueamento catalítico de hidrocarbonetos pesados, farmacêutica, em processos de secagem, granulação e revestimento. Diante da elevada complexidade inerente as interações entre a fase granular e fluida, estudos computacionais vêm sendo desenvolvidos nas últimas décadas com o intuito de entender a dinâmica interna nos equipamentos de leito fluidizado. O presente trabalho tem como objetivo analisar a eficiência de fluidização, empregando um planejamento composto central o qual foi verificada a influência das propriedades físicas granulares, pela variação de seu diâmetro entre 18µm a 888µm e sua massa específica de 1060𝑘𝑔⁄𝑚3 a 7480𝑘𝑔⁄𝑚3. Para isto simulações CFD foram avaliadas observando o comportamento fluidodinâmico das partículas de acordo com suas classificações frentes ao diagrama de Geldart. As simulações do leito fluidizado foram realizadas utilizando o método de CFD (do inglês, Computational Fluid Dynamics) com o emprego do software livre e, de código aberto, OpenFOAM v.10, com aplicação da abordagem Euleriana nas fases gasosa e granular. Também empregou o software de visualização PARAVIEW 5.11.0, bem como, a linguagem de programação Python para a análise quantitativa dos dados oriundos das simulações. Dessa forma foi possível obter um maior entendimento do comportamento físico do leito fluidizado - mediante a variação dos parâmetros do material granular - com ênfase na qualidade da fluidização e seleção de métricas adequadas para sua quantificação, assim como no desenvolvimento de modelos matemáticos para a avaliação da velocidade de mínima fluidização e velocidade terminal.
Abstract: The operation of equipment in a fluidized bed regime is widely used in the chemical industry, as it provides high mixing between the granular and fluid phases, enabling the intensification of heat and mass transfer rates. It is widely employed in the petroleum industry, for catalytic cracking of heavy hydrocarbons, as well as in the pharmaceutical industry for drying, granulation, and coating processes. Due to the inherent complexity of the interactions between the granular and fluid phases, computational studies have been developed in recent decades to understand the internal dynamics of fluidized bed equipment. The objective of this study is to analyze the fluidization efficiency, employing a central composite design to verify the influence of granular physical properties, by varying the diameter between 18µm to 888µm and specific mass from 1060𝑘𝑔⁄𝑚3 to 7480𝑘𝑔⁄𝑚3. For this purpose, CFD simulations were evaluated, observing the fluid-dynamic behavior of particles according to their classifications based on the Geldart diagram. The fluidized bed simulations were carried out using Computational Fluid Dynamics (CFD) with the OpenFOAM v.10 free and open-source software, applying the Eulerian approach in the gas and granular phases. The visualization software PARAVIEW 5.11.0 and the Python programming language were also employed for the quantitative analysis of data from the simulations. This approach allowed for a deeper understanding of the physical behavior of the fluidized bed - through the variation of granular material parameters - with an emphasis on the quality of fluidization and the selection of appropriate metrics for its quantification, as well as the development of mathematical models for the evaluation of minimum fluidization velocity and terminal velocity.
Palavras-chave: Fluidização
Fluidinâmica computacional
Leito fluidizado
Programação Python
Fluidization
Computational fluid dynamics
Fluidized bed
Python Programming
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia Química- Bacharelado
Citação: LOPES, Luís Fillipe Nunes. Estudo numérico da influência das propriedades físicas granulares aplicado ao fenômeno de fluidização. 2024. 86 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2023.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/13089
Data do documento: 26-mai-2023
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