Estudo da fluidodinâmica de leito vibro-fluidizado horizontal

Applications of the mechanical vibration with the intention of to facilitate the fluidization and to increase the transfers of heat, mass and amount of movement are processes commonly used in the agribusinesses, as for instance, in the granulation, covering and, above all the drying, where ponders the largest number of applications. Other advantages of the use of the vibration on the beds conventional fluidized are: the control easiest of the time of residence of the particles for the manipulation of the vibration parameters; decrease of the amount of air for the fluidization; reduction of the dimensions of the equipments; more uniform and efficient drying of materials agglomerates; elimination of the areas died inside from the equipment. The present work studied the fluid dynamic behavior of horizontal vibratefluidized bed building for this the characteristic curves of pressure drop and standard deviation of the pressure drop in relation to velocity of the air of the bed in different vibration conditions. The influence of parameters was evaluated as frequency and width vibration and the material load in the bed. The equipment used in the work was a horizontal vibrate-fluidized bed of steel carbon formed by a rectangular section of 0,9 meter of length, 0,34 meter of width and 0,77 meter of height. The bed is sustained by a system of four springs connected to support of 0,74 meter of height. The particle used in the study were glass spheres with medium diameter of 3,89x10-4 meter and density of 2,5 g/cm3 meeting in the group B of GELDART (1973). For the monitoring of the values of superficial velocity of the gas and pressure drop in the bed, an termanemometer and two transductions of differential pressure were used coupled the a plate of acquisition of data. The data were processed and analyzed in a microcomputer with the aid of the software LabVIEW. In agreement of preliminary tests was possible to define the vibration conditions in which the bed presented larger stability using like this an interval from 13 to 16 Hz for the vibration frequency and limits from 0,167 to 0,733 width millimeters. To evaluate the influence of the chosen operational parameters the technique of central planning it was used with four replicas in the center, generating 18 experiments. For the statistical analysis of the data, it could be observed that the mass presented larger significance, following by the width and that the frequency didn't present a significant effect in the pressure drop. A visual interpretation of the results through the surfaces of answer of the planning presented effects not only of the isolated variables, but also their interactions. An influence could be observed strongly lineal of the mass in the pressure drop of the bed for all of the width levels, finding higher level for intermediate values of width. Already for the width it was noticed a quadratic function regarding pressure generating minimum values of pressure when used maximum values of width. In a similar way, it is noticed by the answer surface that, for the lowest level of vibration frequency they were the largest values of velocity being more accentuated for intermediate levels of width. The effect mass was verified in the several frequency levels, where the increment carted in an increase in the answer of the velocity along the answer surface. For the minimum vibrate-fluidization velocity found the higher values for the same in the condition of larger mass and intermediate values of width.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorMestre em Engenharia QuímicaAplicações da vibração mecânica com o intuito de facilitar a fluidização e aumentar as transferências de calor, massa e quantidade de movimento são processos comumente utilizados nas agroindústrias, como por exemplo, na granulação, revestimento e, sobretudo a secagem, onde se concentra o maior número de aplicações. Outras vantagens do uso da vibração sobre os leitos fluidizados convencionais são: o controle mais fácil do tempo de residência das partículas pela manipulação dos parâmetros vibracionais; diminuição da quantidade de ar para a fluidização; redução das dimensões dos equipamentos; secagem mais uniforme e eficiente de materiais aglomerantes; eliminação das zonas mortas dentro do equipamento. O presente trabalho estudou a fluidodinâmica de um leito vibro-fluidizado horizontal construindo para isto as curvas características de queda de pressão e desvio padrão da queda de pressão em relação a velocidade do ar no leito em diferentes condições de vibração. Avaliou-se a influência de parâmetros como freqüência e amplitude de vibração e a carga de material no leito. O equipamento utilizado no trabalho foi um leito vibro-fluidizado horizontal de aço carbono formado por uma seção retangular de 0,9 m de comprimento, 0,34 m de largura e 0,77 m de altura. O leito é sustentado por um sistema de quatro molas helicoidais conectado a um suporte de 0,74 m de altura. A partícula usada no estudo foram esferas de vidro com diâmetro médio de 3,89x10-4 m e densidade de 2,5 g/cm3 encontrando-se no grupo B de GELDART (1973). Para o monitoramento dos valores de velocidade superficial do gás e queda de pressão no leito, utilizaram-se um termoanemômetro e dois transdutores de pressão diferencial acoplados a uma placa de aquisição de dados. Os dados foram processados e analisados num microcomputador com o auxílio do software LabVIEWÓ. De acordo com testes preliminares foi possível definir as condições de vibração na qual o leito apresentou maior estabilidade utilizando assim um intervalo de 13 a 16 Hz para a freqüência de vibração e limites de 0,167 a 0,733 mm de amplitude. Para avaliar a influência dos parâmetros operacionais escolhidos utilizou-se a técnica de planejamento composto central com quatro réplicas no centro, gerando 18 experimentos. Pela análise estatística dos dados, pôde-se observar que a massa apresentou maior significância, seguida da amplitude e que a freqüência não apresentou um efeito significante na queda de pressão. Uma interpretação visual dos resultados por meio das superfícies de resposta do planejamento apresentou efeitos não só das variáveis isoladas, mas também suas interações. Pôde-se observar uma influência fortemente linear da massa na queda de pressão do leito para todos os níveis de amplitude, encontrando nível mais elevado para valores intermediários de amplitude. Já para a amplitude percebeu-se uma função quadrática com relação a pressão gerando valores mínimos de pressão quando utilizados valores maiores de amplitude. De forma análoga, nota-se pela superfície de resposta que, para o nível mais baixo de freqüência de vibração encontraram-se os maiores valores de velocidade sendo mais acentuado para níveis intermediários de amplitude. Seguindo esta linha de raciocínio, verificou-se o efeito da massa de partículas no leito nos diversos níveis de freqüência, onde seu incremento acarretou num aumento na resposta da velocidade ao longo da superfície de resposta. Para a velocidade de mínima vibro-fluidização encontrou-se valores mais elevados para a mesma na condição de maior massa e valores intermediários de amplitude