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dc.contributor.authorBorges, Laira Pinto
dc.date.accessioned2020-04-24T12:14:16Z
dc.date.available2020-04-24T12:14:16Z
dc.date.issued2020-02-19
dc.identifier.citationBORGES, Laira Pinto. Determinação experimental de parâmetros de interação e aplicação na simulação CFD-DEM de leito de jorro. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12461.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12461
dc.description.abstractSpouted beds feature the intense mixture of solids, which favors the mechanisms of heat and mass transfer. The understanding of these phenomena is associated with the difficult to obtain details of fluid dynamics by the experimental route, as the measurements can be instrusive, causing changes in the results. Computational fluid dynamics (CFD) proved to be able to assist in this aspect, spreading in the study of spouted beds. With the advance in the processing capacity of computers, there is an expansion in the use of the coupling between CFD and the Discrete Element Method (DEM), known as CFD-DEM. The CFD-DEM is a tool with a high application potential, since it allows to study the phenomena in the particle scale. However, its use depends on the interaction parameters (restitution coefficient, rolling friction coefficient, static friction coefficient) to the model, whose correct definition is directly linked to the quality of the simulated response. Thus, the objective of this work was to obtain the interaction parameters between acrylonitrile butadiene styrene (ABS) spheres, and these with acrylic spheres, through direct measurement, and application in CFD-DEM simulations of a 3D conical spout bed. To validate the simulations, experimental fluid-dynamic curves of three ABS masses were obtained: 400 g, 300 g and 200 g, in a spout bed constructed of acrylic, with a cylinder diameter of 142 mm. Subsequently, simulations were performed using the Two Fluids Model (TFM) to compare the Lagrangean and Eulerian approaches for describing the solid phase. The experimental fluid dynamic curves are consistent with the literature, with minimum spouting velocity 14.8, 13.2, and 11.8 m / s for the masses of 400 g, 300 g and 200 g respectively. Subsequently, simulations were performed using the Two Fluids Model (TFM) to compare the Lagrangean and Eulerian approaches for describing the solid phase. The experimental fluid-dynamic curves are consistent with the literature, with minimum spouting velocities of 14.8, 13.2, and 11.8 m / s for the masses of 400 g, 300 g and 200 g respectively. The curves obtained with CFD-DEM showed a behavior close to the experimental one, indicating the reliability of the interaction parameters obtained experimentally. The minimum spouting velocities were 14.7, 12.3 and 9.1 m / s for the masses of 400, 300 and 200 g of solids, respectively. The largest deviation was obtained for the 200 g mass, being approximately 20.5%. The curves obtained from the TFM do not show the same experimental behavior, with minimum spouting velocity of 7.1 and 6.2 m / s for the masses of 400 and 300 g respectively. Thus, the CFD-DEM simulations best represented the studied system, indicating the potential of the tool for application in the computational simulation of spouted beds.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectLeito de jorropor
dc.subjectFluidodinâmica computacionalpor
dc.subjectMétodo dos elementos discretospor
dc.subjectLagrangeanopor
dc.subjectAcrilonitrila Butadieno Estirenopor
dc.subjectSpouted bedeng
dc.subjectComputational fluid dynamicseng
dc.subjectAcrylonitrile Butadiene Styreneeng
dc.subjectCFD DEMeng
dc.subjectABSeng
dc.titleDeterminação experimental de parâmetros de interação e aplicação na simulação CFD-DEM de leito de jorropor
dc.title.alternativeExperimental determination of interaction parameters and application in the spouted bed CFD-DEM simulationeng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Béttega, Rodrigo
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1379682125857376por
dc.description.resumoLeitos de jorro apresentam como característica a intensa mistura de sólidos, o que favorece os mecanismos de transferência de calor e massa. A compreensão desses fenômenos está, muitas vezes, associada à difícil obtenção de detalhes da fluidodinâmica por via experimental, pois as medidas podem ser intrusivas, provocando alterações nas leituras. A fluidodinâmica computacional (CFD) mostrou-se capaz de auxiliar nesse aspecto, difundindo-se no estudo de leitos de jorro. Com o avanço na capacidade de processamento dos computadores, observa-se a expansão no uso do acoplamento entre CFD e Método dos Elementos Discretos (DEM), conhecido por CFD-DEM. O CFD-DEM é uma ferramenta com elevado potencial de aplicação, uma vez que permite estudar os fenômenos na escala das partículas. Entretanto, sua utilização depende da inclusão de parâmetros de interação (coeficiente de restituição, coeficiente de atrito de rolamento, coeficiente de atrito estático) ao modelo, cuja correta definição está diretamente ligada com a qualidade da resposta simulada. Assim, o objetivo deste trabalho foi obter os parâmetros de interação entre esferas de acrilonitrila butadieno estireno (ABS), e destas com acrílico, através de medição direta, e aplicação em simulações CFD-DEM de um leito de jorro cônico 3D. Para validação das simulações, foram obtidas curvas fluidodinâmicas experimentais para três massas de ABS: 400 g, 300 g e 200 g, em leito de jorro construído em acrílico, com diâmetro do cilindro de 142 mm. Posteriormente, foram realizadas simulações utilizando Modelo dos Dois Fluidos (TFM) para comparação entre as abordagens Lagrangeana e Euleriana para descrição da fase sólida. As curvas fluidodinâmicas experimentais obtidas foram condizentes com a literatura, com velocidades de mínimo jorro de 14,8, 13,2, e 11,8 m/s para as massas de 400 g, 300 g e 200 g respectivamente. As curvas obtidas com CFD-DEM apresentaram comportamento próximo ao experimental, indicando a confiabilidade dos parâmetros de interação obtidos experimentalmente. As velocidades de mínimo jorro foram de 14,7, 12,3 e 9,1 m/s para as massas de 400, 300 e 200 g de sólidos, respectivamente. O maior desvio foi obtido para a massa de 200 g, sendo de aproximadamente 20,5 %. As curvas obtidas a partir do TFM não apresentam o mesmo comportamento experimental, com velocidades de mínimo jorro de 7,1 e 6,2 m/s para as massas de 400 e 300 g respectivamente. Assim, as simulações CFD-DEM melhor representaram o sistema estudado, indicando o potencial da ferramenta para aplicação na simulação computacional de leitos de jorro.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/6848702293169016por


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