Estudo fluidinâmico do leito de jorro 2d para materiais orgânicos / Fluid flow study of the 2d spout bed for organic materials

RESUMO

O leito de jorro é um equipamento com ótima viabilidade devido ao eficiente contato fluido-partícula e das altas taxas de transferência de calor e massa, nas operações industriais. Devido essas boas características, uma das formas de uso desse equipamento é a secagem de grãos e a granulação de materiais, o que permite obtenção de produtos alimentícios com alta qualidade em menor tempo de contato. Entretanto, esse equipamento possui restrição de scale-up, o que restringe seu uso a processos de pequena e meso escalas. Uma eficiente forma de verificar e analisar desempenho operacionais de equipamento é por meio do uso de ferramentas computacionais sendo que estas apresentam baixos custos, as mesmas prevêem o comportamento dos equipamentos. O objetivo deste trabalho foi verificar, por meio da simulação CFD (Computational Fluid Dynamics), o comportamento fluidodinâmico de um leito de jorro convencional do tipo gás sólido, em escala de bancada para materiais orgânicos. As simulações apresentaram um perfil da dinâmica de escoamento fluidodinâmico no interior do leito, esta foi estabelecida pelas medidas da queda de pressão no leito e velocidade de ar crescentes para diferentes tipos de partículas. Os estágios de fluidização do leito (leito fixo, jato interno, jorro mínimo, jorro estável e jorro pobre) foram obtidos por meio dos perfis de porosidade gerados e a posição das partículas no leito foi obtida a partir dos gráficos de posição-velocidade.

ABSTRACT

The spouted bed is an equipment with excellent viability due to the efficient fluid-particle contact and the high rates of mass and heat transfer in industrial operations. Due to these good characteristics one of the ways of using this equipment is the drying of grains and the granulation of materials which allows to obtain foodstuffs with high quality in less time of contact. However, this equipment has a scale-up restriction, which restricts its use to small-scale and meso-scale processes. An efficient way of verifying and analyzing the operational performance of equipment is through the use of computational tools, since these present low costs, which foresee the behavior of the equipment. The objective of this work was to verify, through the CFD (Computational Fluid Dynamics) simulation, the fluid dynamics behavior of a conventional bed of solid gas type, bench scale for organic materials. The simulations presented a dynamic flow dynamics profile inside the bed, this was established by the measures of the pressure drop in the bed and increasing air velocity for different types of particles. The fluidization stages of the bed (fixed bed, internal jet, minimum jet, stable jet and poor jet) were obtained by means of the generated porosity profiles and the position of the particles in the bed was obtained from the position-velocity graphs.