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Título: Análise do leito de jorro como sistema de contato para pirólise de compósito PEBD/AL
Autor(es): Melo, Jardel Leno Zancanella
Orientador: Bacelos, Marcelo Silveira
Data do documento: 11-Set-2014
Citação: MELO, Jardel Leno Zancanella. Análise do leito de jorro como sistema de contato para pirólise de compósito PEBD/AL. 2014. 70 f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Programa de Pós-Graduação em Energia, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo, São Mateus, 2014.
Resumo: Na última década, várias rotas de reutilização de resíduos de embalagens cartonadas têm sido propostas na literatura. Dentre os processos de recuperação, a pirólise de resíduos cartonados vem se destacando devido à possibilidade de obtenção de produtos com elevado valor agregado, como os óleos parafínicos e barras de alumínio. Recentemente, o leito de jorro tem sido investigado como um reator promissor para a pirólise de sólidos, devido sua alta eficiência energética. Entretanto para que a pirólise ocorra de forma adequada é imprescindível a realização de um procedimento totalmente investigativo da dinâmica do escoamento de ar em meio aos resíduos no leito de jorro cônico. Assim, este estudo tem como objetivo analisar o comportamento fluidodinâmico do compósito PEBD/AL (em forma de pellet, ds = 2,58 mm) e as misturas de compósito PEBD/AL e areia (ds = 2,58 mm), em um leito de jorro cônico. Os dados experimentais de queda de pressão são medidos por um transdutor de pressão diferencial. Estes são endereçados a uma interface A/D, da National Instruments. A comunicação USB permite que os dados sejam processados em um computador pelo programa de aquisição de dados desenvolvido em linguagem de programação gráfica utilizando o Labview 10.0. Os dados de velocidade do ar são obtidos pelo inversor de frequência que acompanha a unidade experimental. O modelo Euleriano é utilizado nas simulações para descrever o fluxo de ar-sólido em leito de jorro cônico. As equações do modelo são abordadas utilizando a técnica de dinâmica dos fluidos computacional com o método de volumes finitos, utilizando uma malha estruturada bidimensional para discretização do domínio. Os resultados obtidos com a inserção da turbulência (k- ɛ, disperso) ao modelo subestimam os valores experimentais, onde os dados de velocidade de mínimo jorro (Vmj), queda de pressão de mínimo jorro (ΔPmj) e queda de pressão máxima no leito (ΔPmax) apresentaram desvio percentual máximo igual a -13,5; -9,5 e -23% respectivamente. Qualitativamente, os perfis de porosidade são fisicamente consistentes e estão de acordo com os relatados na literatura. Palavras-chave: Pirólise. Energia. Fluidodinâmica computacional. Embalagens cartonadas. Resíduos sólidos.
In the last decade, several routes of waste cartons reusing have been proposed in the literature. Among other recovery processes, pyrolysis of carton residues has been highlighted due to make possible the manufacture of products with high added value, such as paraffin oils and aluminum bars. Recently, the spouted bed has been investigated as a promising reactor for pyrolysis of solids, due to its high rate of thermal exchange. However, in order to occur the pyrolysis appropriately is essential the study about the dynamics of air flow between solid residues in conical spouted bed. Thus, this research aims to analyze the flow of the LDPE/Al composite (in the form of pellets, ds = 2,58 mm) and mixtures of LDPE/Al composite and sand (ds = 2.58 mm) in a conical spouted bed. The experimental data of pressure drop are measured by a differential pressure transducer. These are assigned to an A/D interface, National Instruments. and processed on a computer by data acquisition program developed with Labview 10.0. The data of velocity of air are obtained by frequency inverter, which accompanies the experimental apparatus. The Eulerian model is used to describe the flow of air-solid in conical spouted bed. The equations of the model are addressed using the technique of computational fluid dynamics with the finite volume method, using a structured two-dimensional mesh. Among the tested turbulence models, the k-ɛ model dispersed seems to be appropriate to predict characteristic fluid dynamic behavior of the bed. The CFD simulations are adequate in this case study, underestimating the experimental values, where data for the minimum spouting velocity (Vmj), pressure drop of minimum spouting (ΔPmj) and maximum pressure drop in the bed (ΔPmax) have a maximum deviation of -13.5; -9.5 and -23, respectively. Analyzing the stability of the bed, to use mixtures with LDPE/Al composite mass fraction between 20 and 40% is recommended.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/5341
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