Segregação em leito de jorro cônico com mistura de areia e compósito de Polietileno/Alumínio

• Covre, Victor Rocon ^[2] ; Louvem, Renata Falqueto ^[1] ; Melo, Jardel Leno Zancanella ^[1] ; Ribeiro , Daniel da Cunha ^[1] ; Bacelos, Marcelo Silveira ^[1]
  1. [1] Universidade Federal do Espírito Santo

     Universidade Federal do Espírito Santo

     Brasil

     
  2. [2] Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo, Departamento de Engenharias e Tecnologia - UFES-CEUNES-DET.
• Localización: Brazilian Journal of Production Engineering - BJPE, ISSN-e 2447-5580, Vol. 10, Nº. 1, 2024 (Ejemplar dedicado a: Número Regular (Janeiro - Março)), págs. 79-93
• Idioma: portugués
• Títulos paralelos:
  • Segregación en lecho cónico de chorro con mezcla de arena y compuesto de Polietileno/Aluminio
  • Conical spouted bed segregation composed of sand and Polyethylene/Aluminum composite mixture
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  • Texto completo
• Resumen
  • español

    El lecho cónico de chorro es una alternativa importante de reactor gas-sólido para el proceso de pirólisis del compósito PEBD/Al, ya que proporciona una menor caída de presión y una mayor turbulencia en comparación con el lecho fluidizado equivalente. Se añade material inerte para promover la estabilidad del régimen de flujo y aumentar la tasa de transferencia de calor, pero esta práctica puede resultar en segregación no deseada. Por lo tanto, esta investigación profundiza en el conocimiento experimental y computacional de la fluidodinámica al prever el impacto del coeficiente de especularidad en la predicción de la concentración de partículas a lo largo de la columna cónica del lecho eyector. El análisis CFD se desarrolló en el software FLUENT 13, aplicando el Modelo Multifásico Granular Euleriano (EGMM), el modelo de arrastre de Gidaspow y el modelo de turbulencia k-ε disperso. Los experimentos indican una baja segregación, reafirmando el lecho cónico de chorro como alternativa para el proceso. Inicialmente, el aumento en la velocidad del aire tiende a aumentar la segregación, pero niveles aún más altos provocan colisiones entre partículas y la pared, alterando la trayectoria regular y, así, reduciendo la segregación. Valores más bajos del coeficiente de especularidad.

  • English

    The conical spouted bed is an important gas-solid reactor alternative for the pyrolysis process of LDPE/Al composite, as it provides lower pressure drop and higher turbulence compared to the equivalent fluidized bed. Inert material is added to promote flow regime stability and increase the heat transfer rate. However, this practice can lead to unwanted segregation. Therefore, this research deepens the experimental and computational knowledge of fluid dynamics by predicting the impact of the specularity coefficient on the particle concentration prediction along the spouted bed's conical column. CFD analysis was developed in FLUENT 13 software, applying the Eulerian Granular Multiphase Model (EGMM), Gidaspow drag model, and dispersed k-ε turbulence model. Experiments indicate low segregation, reaffirming the conical spouted bed as an alternative for the process. Initially, an increase in air velocity tends to increase segregation. Even higher levels cause collisions between particles and the wall, altering the regular trajectory and thus reducing segregation. Lower specularity coefficient values yielded better results in CFD simulations, indicating that the system has a low friction value with the wall.

  • português

    Leito de jorro cônico é uma importante alternativa de reator gás-solido para o processo de pirólise de compósito PEBD/Al, pois proporciona menor queda de pressão e maior turbulência em comparação ao leito fluidizado equivalente. Material inerte é adicionado para promover estabilidade do regime de escoamento e aumentar a taxa de transferência de calor, porém essa prática pode resultar em segregação indesejada. Assim, esta pesquisa aprofunda o conhecimento experimental e computacional acerca da fluidodinâmica ao prever o impacto do coeficiente de especularidade sobre a previsão da concentração de partículas ao longo da coluna cônica do leito de jorro. Análise CFD foi desenvolvida em Software FLUENT 13, aplicando o Modelo Multifásico Granular Euleriano (EGMM), modelo de arraste de Gidaspow e turbulência k-ε disperso. Experimentos apontam baixa segregação, reafirmando o leito de jorro cônico como alternativa para o processo. Inicialmente, o aumento na velocidade do ar tende a aumentar a segregação, contudo níveis ainda mais elevados provocam colisões entre partículas e parede, alterando a trajetória regular e, assim, reduzindo a segregação. Valores de coeficiente de especularidade menores geraram melhores resultados nas simulações CFD, indicando que o sistema apresenta baixo valor de fricção com a parede.