Estudo experimental do escoamento gas-solidos em fase diluida com transferencia de calor e de massa

Orientador: Carlos Alberto GasparettoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos e AgricolaResumo: Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido tendo como objetivo o estudo experimental do escoamento bifásico gás-solidos em fase diluída, com transferência de calor e massa, no interior de tubos cilíndricos verticais. Nesta pesquisa foi utilizado um secador pneumático construído em aço inoxidável tendo como principais dimensões: 2 metros de comprimento e 3,9 centímetros de diâmetro. As medidas experimentais foram realizadas com o auxílio de uma sonda móvel interna ao secador e com deslocamento axial, o que possibilitava a análise minuciosa das regiões onde o processo sofria alterações mais significativas. O sistema experimental foi ensaiado com escoamentos bifásicos de ar e amido de mandioca sendo obtidos os perfis de pressão estática, temperatura do ar e do amido, umidade do ar e do amido ao longo do tubo do sistema pneumático. Os resultados também possibilitaram a obtenção de correlações para os números de Nusselt e Sherwood em função de Reynolds e Prandtl (Schmidt). O problema também foi abordado através da analise das equações de balanço de massa e energia visando a proposição de modelos para descrever escoamentos muito diluídos e com partículas de granulometri a fina. Durante os experimentos variou-se a vazão e a temperatura do ar e a vazão de amido. Os resultados permitiram a verificação da influência da vazão e temperatura do ar sobre o processo de secagem, bem como a obtenção de um modelo para a queda de pressão no escoamento bifásico. Devido à tendência das partículas de amido úmido formarem grumos, todos os cálculos realizados para os ensaios de secagem estão baseados num diâmetro de grumo situado entre o diâmetro medido na entrada e na saída do secador.Abstract: This research work concerns the experimental study of a dilute gas solid two-phase flow with heat and mass transfer, in vertical cylindric tubes. A stainless steel drier, 2 meters height and 3.9 centimeters inside diameter, was used. Measurements were performed with a sliding probe running axialy inside the drier, allowing a detailed investigation of the zcnes where the process exhibited the most significant changes. The experimental system was operated with two-phase flows composed by air and cassava starch. Profiles for static pressure, air and starch temperature, air and starch moisture were obtained along the pneumatic system. Results were correlated in terms of Nusselt and Sherwood numbers as functions of Reynolds and Prandtl (Schmidt) numbers. The problem was also worked out on the mass and energy balance equations with the objective of understanding dilute flows with fine particles. Air and starch flow rates and air temperature were varied throughout the experiments. The results were able to demonstrate the influence of air discharge and temperature on drying process and produced a model for the pressure drop in two-phase flows. Due to the tendency of moist starch particles to agglomerate, all the results of drying experiments are based on the arithmetic mean calculated with the entry and outlet diameter of the agglomerate.MestradoEngenharia de AlimentosMestre em Engenharia de Alimento