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
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10131
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Avaliação numérica do fenômeno de mistura granular no interior de tambores rotatórios
Título(s) alternativo(s): Numerical evaluation of the phenomenon of granular mixing in the inside of rotary drums
Autor(es): Araújo, Rafael Domingos Nobre de
Primeiro Orientador: Brandao, Rodolfo Junqueira
metadata.dc.contributor.referee1: Ribeiro, Livia Maria de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee2: Soletti, João Inácio
metadata.dc.contributor.referee3: Carvalho, Frede de Oliveira
Resumo: Processos envolvendo materiais granulares são comuns em indústrias químicas, sejam em operações de secagem, troca térmica ou de mistura, e necessitam de um entendimento aprofundado para concepção de projetos e equipamentos otimizados. Nesse contexto, tambores rotatórios são equipamentos de suma importância pois apresentam geometria simples, consistindo em um cilindro girando em torno do próprio eixo, baixo custo operacional e manutenção simplificada. Devido a esses fatores, tambores rotatórios estão sendo cada vez mais utilizados em processos químicos, entretanto, a natureza caótica do movimento das partículas e a complexidade dos sistemas dificulta a otimização e bom entendimento do fenômeno de mistura granular dentro desses equipamentos. O presente estudo teve como objetivo aprofundar os conhecimentos dos graus de mistura dentro de tambores rotatórios por meio de simulações utilizando o método dos elementos discretos, que calcula as propriedades de cada partícula individualmente além de suas interações com as partículas vizinhas e com o sistema. Os testes numéricos foram realizados com base em um planejamento composto central onde as variáveis estudadas foram a Razão de tamanho das partículas, variando entre 0,2172 e 0,7828 e a Razão de densidade, também variando entre 0,2172 e 0,7828, com base em uma partícula de raio 0,003 m e com densidade de 2450 kg/m³. As simulações foram realizadas com o resolvedor numérico LIGGGHTS, software desenvolvido para simulações com o método dos elementos discretos. Os resultados foram visualizados com auxílio do software PARAVIEW, ademais os dados gerados nas simulações foram tratados com scripts desenvolvidos na linguagem de programação Python e os resultados analisados com a ajuda dos softwares Origin e Statistica. Dessa forma, foi possível analisar a variação do desvio-padrão durante a operação do equipamento, e analisar que esse parâmetro é influenciado linearmente pela razão de densidade e pela combinação de fatores da razão de densidade e da razão de tamanho e calcular o coeficiente de decaimento exponencial dessa mistura, encontrando que ele é influenciado linearmente pela razão de tamanho das partículas, possibilitando aprofundar os conhecimentos sobre os tambores rotatórios.
Abstract: Processes involving granular materials are common in chemical industries, whether in drying, heat exchange or mixing operations, and require a deep understanding to design optimized projects and equipment. In this context, rotating drums are extremely important equipment because they have simple geometry, consisting of a cylinder rotating around its own axis, low operating cost and simplified maintenance. Due to these factors, rotating drums are being increasingly used in chemical processes, however, the chaotic nature of particle movement and the complexity of the systems make it difficult to optimize and understand the phenomenon of granular mixing within these equipments. The present study aimed to deepen the knowledge of the degrees of mixing inside rotating drums through imulations using the discrete element method, which calculates the properties of each individual particle in addition to their interactions with neighboring particles and with the system. Numerical tests were performed based on a central composite design where the variables studied were the Particle Size Ratio, varying between 0.2172 and 0.7828 and the Density Ratio, also varying between 0.2172 and 0.7828, based on a particle of radius 0.003 m and density of 2450 kg/m³. The simulations were carried out with the numerical solver LIGGGHTS, software developed for simulations with the discrete element method. Tthe results were visualized with the aid of the PARAVIEW software, in addition the data generated in the simulations were treated with scripts developed in the Python programming language and the results analyzed with the help of Origin and Statistica software. In this way, it was possible to analyze the variation of the standard deviation during the operation of the equipment and analyze that this parameter is linearly influenced by the density ratio and by the combination of factors of the density ratio and the size ratio and calculate the decay coefficient exponential rate of this mixture, finding that it is linearly influenced by the particle size ratio, making it possible to deepen the knowledge about rotating drums.
Palavras-chave: Materiais granulares
Tambores rotatórios
Método dos elementos discretos
Rotary Drum
Granular Mixing
Simulation
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: ARAÚJO, Rafael Domingos Nobre de. Avaliação numérica do fenômeno de mistura granular no interior de tambores rotatórios. 2023. 65 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) -Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2022.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10131
Data do documento: 9-fev-2022
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