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Título: Estudo experimental do perfil axial de pressão a frio de um leito fluidizado circulante com distribuidor de ar
Título(s) alternativo(s): Experimental study of the axial pressure profile of a cold circulating fluidized bed with air distributor
Autor(es): Pecete, Andrel de Souza
Orientador(es): Behainne, Jhon Jairo Ramirez
Palavras-chave: Calor - Transmissão
Dinâmica dos fluidos
Fluidização
Heat - Transmission
Fluid dynamics
Fluidization
Data do documento: 30-Jul-2014
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Referência: PECETE, Andrel de Souza. Estudo experimental do perfil axial de pressão a frio de um leito fluidizado circulante com distribuidor de ar. 2014. 106 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2014.
Resumo: Nas últimas três décadas, a tecnologia de leito fluidizado circulante tem ganho destaque como uma alternativa promissora para geração de calor e energia. As caldeiras e fornalhas que utilizam LFC conseguem combinar altas taxas transferência de calor e massa com mínimas emissões de SO2 e NOx, bem como excelentes rendimentos na conversão do combustível em calor. O sucesso de operações em caldeiras de LFC é dependente das características e natureza do combustível usado. No Brasil, estudos mais aprofundados sobre a operação destes sistemas são necessários visando, principalmente, o melhor aproveitamento das fontes energéticas de baixa qualidade atualmente disponíveis. Nesse sentido, a realização de estudos da fluidodinâmica em escoamento gás-sólido com diversas escalas de tamanho, geometrias e componentes internos, fazem-se imprescindíveis no avanço do desenvolvimento de reatores LFC. Unidades comerciais de caldeiras de LFC utilizam distribuidor de ar para manter as partículas combustíveis na região densa de queima, evitando o retorno do combustível para o fundo do reator sem o devido controle. Porém, em escala de laboratório ou em plantas piloto, o distribuidor é usualmente substituído por um dispositivo cônico, que pode trazer incertezas nas medições experimentais. Constatou-se a escassez de estudos realizados em unidades pilotos contendo um distribuidor de ar. Portanto, com o intuito de preencher essa lacuna, ensaios experimentais foram realizados, a fim de estudar os efeitos causados pela variação do tamanho de partícula, inventário de sólidos e velocidade de fluidização sobre o perfil de pressão axial na coluna riser, quando um distribuidor de ar tipo tuyere é inserido na sua base. Os experimentos seguiram a técnica de planejamento fatorial 23 completo em duplicata, sem e com distribuidor de ar, totalizando 32 experimentos. A discussão dos dados foi realizada com base na análise dos perfis axiais de pressão obtidos, análise de variância ANOVA e gráficos Pareto. Observou-se que, sem e com distribuidor, o inventário de sólidos tem a maior influência sobre a resposta ao nível de confiança de 95%, seguido do diâmetro da partícula e de alguns efeitos combinados. Adicionalmente, foi encontrado que o efeito da velocidade de fluidização é significativo apenas quando o distribuidor de ar não é utilizado. A análise estatística demonstrou, de modo geral, que o distribuidor de ar influencia de forma significativa na variação da queda de pressão axial na coluna de fluidização.
Abstract: In the last three decades, the circulating fluidized bed technology has been pointed out as a promising alternative for heat and electricity generation. The boilers and furnaces that use CFB can combine high rates of heat and mass transfer with minimal emissions of SO2 and NOx, and excellent yields in the conversion of fuel into heat. The success of operations in CFB boilers is dependent on the characteristics and nature of the fuel used. In Brazil, further studies on the operation of these systems are needed aiming mainly at the best utilization of low quality energy sources currently available. In this sense, conducting studies of fluid dynamics in gas-solid with different size scales, geometries and internal components, make yourself indispensable in advancing the development of reactors CFB. Units commercial CFB boilers using air distributor to keep the fuel particles burn in the dense region, preventing the return of fuel to the bottom of the reactor without due control. However, in laboratory scale or pilot plants, a conical device that can bring uncertainty in experimental measurements usually replaces the distributor. It was noted the paucity of studies in pilot units containing an air distributor. Therefore, in order to fill this gap, experimental tests were performed in order to study the effects caused by varying the particle size, solid inventory and fluidizing velocity on the axial pressure profile in the riser column, when a distributor tuyere type air is inserted at its base. The experimental technique of factor 23 complete planning in duplicate, with and without air distributor, totaling 32 experiments. The discussion of the data was based on analysis of the axial pressure profiles obtained using ANOVA and Pareto charts. It was observed that, with and without distributor, the solids inventory has the most influence on the response to a confidence level of 95%, followed by the particle diameter and some combined effects. Additionally, it was found that the effect of the fluidization velocity is significant only when the air distributor is not used. Statistical analysis showed that, in general, the air distributor significantly influences the variation of the loss of axial pressure on the fluidization column.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/7540
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