Estudo da recuperação de calor de solidos particulares utilizando leito fluidizado raso

Orientador: Arai Augusta Bernardez PecoraDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecanicaResumo: A recuperação de calor de gases ou sólidos particulados aquecidos é uma das aplicações viáveis dos sistemas fluidizados. Neste trabalho foi realizado um estudo da recuperação de calor de sólidos particulados aquecidos através do desenvolvimento de uma metodologia de projeto e de um modelo matemático para um trocador de calor com leito fluidizado raso com tubos imersos e do levantamento da influência dos parâmetros: diâmetro da partícula, fluxo mássico de sólidos e fluxo mássico de gás fluidizante. Foi projetada e construída uma bancada experimental constituída de uma válvula de alimentação pneumática de sólidos, um combustor com leito fluidizado borbulhante, uma válvula de alimentação para sólidos quentes e um trocador de calor com leito fluidizado raso. O sistema de recuperação de calor foi avaliado em termos de sua efetividade através da determinação do coeficiente de transferência de calor mistura-parede e das temperaturas de entrada e saída das três correntes envolvidas no balanço de energia: água, ar e sólidos. Foram realizadas medidas da temperatura da suspensão gás sólido, o que permitiu a obtenção experimental do coeficiente de transferência de calor mistura-parede ao longo do comprimento do trocador, resultado ainda não disponível na literatura. Os resultados experimentais foram posteriormente comparados com os encontrados na literatura e também com os obtidos através do modelo desenvolvido para prever o comportamento do sistema, apresentando bom acordo. Os resultados obtidos são importantes para uma melhor compreensão de sistemas para recuperação de energia de sólidos particulados quentes, além de serem úteis para o projeto de trocadores de calor com leito fluidizado rasoAbstract: The heat recovery from hot gases or hot solid particles is one of the viable applications of fluidized systems. This work presents a study on heat recovery from solid particles through the development of a design methodology and a mathematical model for a shallow fluidized bed heat exchanger with immerged tubes and through the analysis of the influence of three parameters: particle diameter, solids and gas mass flow rate. An experimental device, with a solids pneumatic valve, a bubbling fluidized bed combustor, a hot particles feeding valve and a shallow fluidized bed heat exchanger was designed and built. The effectiveness of the heat recovery system was evaluated through the determination of the average bed-wall heat transfer coefficient and of the inlet/outlet temperatures of the three currents involved in the energy balance: water, air and solids. Gas-solid suspension temperature measurements were taken, what allowed to obtain the bed-wall heat transfer coefficient along the heat exchanger length, that resuIt isn't yet availablein the literature. The experimental results were compared with the literature and with the obtained through the model developed to foresee the behavior of the system. The results contribute for a better understanding of heat recovery systems of hot solid particles, and are useful for the design of shallow fluidized bed heat exchangersMestradoTermica e FluidosMestre em Engenharia Mecânic