Estudo da fluidodinamica de leitos fluidizados circulantes com injeção de ar secundario

Orientador: Leonardo Goldstein JuniorTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: A crescente aplicação industrial de sistemas com leito fluidizado circulante em processos que envolvem sólidos particulados ressalta a necessidade de aprofundamentos teóricos e experimentais no estudo de tais equipamentos. Observa-se um avanço maior no campo experimental decorrente de ajustes realizados muitas vezes sem o necessário respaldo teórico do problema. A injeção de ar secundário, fato bastante comum em combustores de leito fluidizado, ainda não foi analisada profundamente na literatura, sendo fator de importância no controle de poluentes atmosféricos. O presente trabalho contribui para o conhecimento de sistemas de leito fluidizado circulante, através do estudo experimental da fluidodinâmica envolvendo a injeção de ar secundário e de considerações acerca da simulação de tais sistemas. Os experimentos foram realizados num sistema construído em escala piloto com 4,0 m de altura e 0,10 m de diâmetro interno, utilizando areia com diâmetro médio entre 200 e 920 'mu¿m. A temperatura do gás na entrada da coluna principal estava em tomo de 200°C, enquanto que a velocidade variou entre 2,5 e 9,5 m/s. Os dados experimentais obtidos permitiram a proposição de correlações para a queda de pressão em ciclones e válvulas de recirculação tipo L, importantes para a análise do balanço de pressão do sistema. O estudo da simulação da fluidodinâmica do leito fluidizado circulante forneceu resultados que foram comparados com resultados experimentais próprios e de outros pesquisadores, contribuindo para o conhecimento do sistemaAbstract: The increasing usage of circulating fluidized beds in gas-solid processes enphasizes the need of further theoretical and experimental studies of these equipments. Improvements are introduced decuITingITomexperience in the field, many times without knowledge of the basic phenomenology behind. The secondary air injection is often used in fluidized bed combustors, but the literature is poor in the subject, although important it is for atmospheric pollutant control. This work contributes to the understanding of circulating fluidized bed systems through experimental studies of its fluid dynamics with secondary air injection and consideration of its mathematical simulation. The experiments were ran in a 4-0 m high, 0.10 m internal diameter riser system. The solid material was 200 - 920 'mu¿m sand. The gas temperature at the beginning of the riser was around 200°C and the superficial gas velocity varied in the 2.5 - 9.5 m/s range. The data which were obtained made possible to suggest correlations for the pressure drop in cyclones and in recirculating L-valves, necessary in the study of the system pressure balance. The circulating fluidized bed fluid dynamics simulation was considered. The results obtained were compared with experimental data of this work and Itomother authors, contributing to a better understanding of the processDoutoradoTermica e FluidosDoutor em Engenharia Mecânic