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 dos regimes de escoamento no interior de tambores rotatórios
Autor(es): Nunes, Aline Rodrigues
Primeiro Orientador: Brandão, Rodolfo Junqueira
metadata.dc.contributor.referee1: Ribeiro, Lívia Maria
metadata.dc.contributor.referee2: Vieira, William Gonçalves
Resumo: Os tambores rotatórios são amplamente utilizados nas indústrias, especialmente no setor de fármacos, fertilizantes e de alimentos, e em operações unitárias como secagem e mistura. Esses equipamentos são conhecidos por possuir geometria relativamente simples, sendo composto por uma estrutura cilíndrica que gira em torno do seu próprio eixo, movimentando as partículas existentes no seu interior. Porém, o comportamento dessas partículas não é simples, sendo necessário um estudo dos seus regimes de escoamento de modo a entender as condições mais adequadas para cada aplicação, verificando a influência de variáveis como velocidade de rotação do tambor, diâmetro e densidade da partícula, diâmetro e comprimento do tambor e grau de preenchimento. Para compreender o funcionamento do equipamento foram realizadas simulações aplicando o Método dos Elementos Discretos (DEM) utilizando o resolvedor numérico LIGGGHTS 3.8, um software livre para modelagem de material granular. A partir de uma geometria cilíndrica construída através do Gmsh 4.9, os resultados obtidos foram analisados qualitativamente através do software livre para visualização científica interativa ParaView 5.8.1, e quantitativamente utilizando a linguagem de programação Python 3.8.6, para customização de gráficos, e análise estatísticas através do software Statistica 7.0. Com os resultados obtidos foi possível entender o comportamento de cinco regimes de escoamento (avalanche, deslizamento, cascateamento, catarateamento e centrifugação) em função da velocidade de rotação. Além disso, verificou-se que propriedades como diâmetro da partícula, diâmetro do tambor e grau de preenchimentos exercem influência nos regimes de escoamento através da velocidade crítica de centrifugação. Foi possível constatar que mudanças na densidade da partícula e alteração do comprimento do tambor não apresentam mudanças significativas nos regimes de escoamento.
Abstract: Rotary drums are widely used in industries, especially in the pharmaceutical, fertilizer and food sector, and in unit operations such as drying and mixing. These equipments are known for having relatively simple geometry, being composed of a cylindrical structure that rotates around its own axis, moving the particles inside it. However, the behavior of these particles is not simple, requiring a study of their flow regimes in order to understand the most suitable conditions for each application, verifying the influence of variables such as drum rotation speed, particle diameter and density, drum diameter and length and degree of filling. To understand the operation of the equipment, simulations were performed applying the Discrete Element Method (DEM) using the numerical solver LIGGGHTS 3.8, a free software for modeling granular material, from a cylindrical geometry built using Gmsh 4.9. The results were analyzed qualitatively using the free software for interactive scientific visualization ParaView 5.8.1, and quantitatively using the Python 3.8.6 programming language, for graphics customization, and statistical analysis through the Statistica 7.0 software. With the results obtained, it was possible to understand the behavior of five flow regimes (avalanche, sliding, cascading, cataracting and centrifugation) as a function of rotation speed. Furthermore, it was found that properties such as particle diameter, drum diameter and degree of filling influence the flow regimes through the critical centrifugation speed. It was possible to verify that changes in particle density and changes in drum length do not present significant changes in flow regimes.
Palavras-chave: Tambores rotatórios
Regime de escoamento
Velocidade de centrifugação
Flow regimes
Centrifugation speed
Rotating drum
Discrete element method
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
Citação: NUNES, Aline Rodrigues. Estudo numérico dos regimes de escoamento no interior de tambores rotatórios. 2023. 68 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10546
Data do documento: 14-fev-2022
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