Simulação por fluidodinâmica computacional de um leito fluidizado na operação de secagem de minério de ferro

dc.contributor.advisor-co1Béttega, Rodrigo
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1379682125857376
dc.contributor.advisor1Souza, Amarílis Severino e
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3433503573566379
dc.contributor.authorRocha, Anna Júlia Campos
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/2959742137866630
dc.date.accessioned2025-09-11T19:20:24Z
dc.date.issued2024-09-09
dc.description.abstractBrazil is one of the leading exporters of iron ore, an important product due to its use in steel production and its significant impact on the trade balance. Given the high competitiveness in this sector, attention to ore quality and production costs is crucial. The selling price of iron ore is essentially related to its iron content and the moisture of the material. Brazilian ore from Carajás/PA is renowned for its high iron content. However, to increase the added value and comply with safe transportation standards, controlling its moisture is necessary. The ore can undergo a drying process to meet the moisture requirements for transportation and marketing. To optimize the drying process, it is crucial to analyze the dynamics of the involved multiphase flow. One of the main parameters for sizing a fluidized bed in drying operations is the minimum fluidization velocity (U_mf). In this context, the present undergraduate work aims to analyze, via Computational Fluid Dynamics (CFD) using the ANSYS Fluent software, the flow of iron ore in a bench-scale fluidized bed, using the Eulerian Granular multiphase model to describe the solid phase behavior. In particular, the study examines the influence of parameter variations such as the solid phase diameter on the minimum fluidization velocity and compares the simulated results with literature correlations. To achieve this, U_mf was obtained in CFD simulations for two solid phase diameters by analyzing the pressure drop behavior at the bed inlet for various fluid phase velocities. The simulation data revealed that the minimum fluidization velocity for a solid phase particle diameter of 0.001 m was 1.75 m/s, while for a diameter of 0.006 m, it was 6 m/s. It was observed that as the solid phase diameter increases, a higher velocity is required for fluidization because a larger particle diameter corresponds to a lower drag coefficient. Comparing with values obtained from numerical correlations, a deviation of between 18.8% and 58.2% was observed when using these correlations, as they are designed for specific cases. It was concluded that CFD is a tool with potential for estimating the minimum fluidization velocity in fluidized bed simulations.eng
dc.description.resumoO Brasil é um dos principais exportadores de minério de ferro, um importante produto devido ao seu uso na produção de aço e ao seu significativo impacto na balança comercial. Como a competitividade nesse setor é alta, torna-se crucial a atenção à qualidade do minério e aos custos de produção. O preço de venda do minério de ferro está essencialmente relacionado ao seu teor de ferro e à umidade do material. O minério brasileiro de Carajás/PA é notório por seu elevado teor de ferro. No entanto, para aumentar o valor agregado e para adequação às normas de transporte seguro do produto, é necessário controlar a sua umidade. Assim, o minério pode passar por um processo de secagem para atender aos requisitos de umidade estabelecidos para transporte e comercialização. Para otimizar o processo de secagem, é crucial analisar a dinâmica do escoamento multifásico envolvido. Um dos principais parâmetros para dimensionamento de um leito fluidizado na operação de secagem é a velocidade de mínima fluidização (U_mf). Nesse contexto, o presente trabalho de graduação tem como objetivo analisar via Fluidodinâmica Computacional (CFD), pelo software ANSYS Fluent, o escoamento do minério de ferro em um leito fluidizado de dimensões de bancada, utilizando o modelo multifásico Euleriano Granular para descrever o comportamento da fase sólida. Em particular, analisando a influência da variação de parâmetros como o diâmetro da fase sólida na velocidade de mínima fluidização e comparando os resultados simulados com os de correlações da literatura. Para isso, a U_mf foi obtida nas simulações por CFD para dois diâmetros da fase sólida pela análise do comportamento da queda de pressão na entrada do leito para várias velocidades da fase fluida. A partir dos dados da simulação, obteve-se que o valor da velocidade de mínima fluidização para a fase sólida de diâmetro de partícula de 0,001 m foi de 1,75 m/s, enquanto para o diâmetro de 0,006 m foi de 6 m/s. Observou-se que quanto maior o diâmetro da fase sólida, maior a velocidade necessária para fluidização, isso porque quanto maior o diâmetro da partícula, menor o coeficiente de arraste. Comparando com os valores obtidos pelas correlações numéricas, pode-se observar que houve um desvio, entre 18,8 e 58,2%, quando foram utilizadas as correlações por serem projetadas para casos específicos. Concluiu-se que a CFD é uma ferramenta que possui potencial para estimar a velocidade de mínima fluidização em simulações de leitos fluidizados.por
dc.identifier.citationROCHA, Anna Júlia Campos. Simulação por fluidodinâmica computacional de um leito fluidizado na operação de secagem de minério de ferro. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2024. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/20.500.14289/22748.por
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14289/22748
dc.language.isopor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlos
dc.publisher.addressCampus São Carlos
dc.publisher.courseEngenharia Química - EQ
dc.publisher.initialsUFSCar
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/
dc.subjectLeito fluidizadopor
dc.subjectMinério de ferropor
dc.subjectSecagempor
dc.subjectFluidodinâmica computacionalpor
dc.subjectFluidized bedeng
dc.subjectIron oreeng
dc.subjectDryingeng
dc.subjectComputational fluid dynamicseng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
dc.titleSimulação por fluidodinâmica computacional de um leito fluidizado na operação de secagem de minério de ferropor
dc.title.alternativeComputational fluid dynamics simulation of a fluidized bed in the iron ore drying operationeng
dc.typeTCC

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