Estudo da dinâmica de escoamento da unidade Microwave Paddle Dryer

Study of the flow process of the Microwave Paddle Dryer unit

dc.contributorAtaíde, Carlos Henrique
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1181660568548980
dc.contributorPereira, Marina Seixas
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/0409018782080551
dc.contributorDuarte, Cláudio Roberto
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/8399881058983357
dc.contributorBarrozo, Marcos Antonio de Souza
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/7024983341494297
dc.contributorBéttega, Rodrigo
dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/1379682125857376
dc.creatorCarvalho, Leonardo Lima de
dc.date2022-01-25T14:34:14Z
dc.date2022-01-25T14:34:14Z
dc.date2021-12-13
dc.date.accessioned2023-09-28T20:54:24Z
dc.date.available2023-09-28T20:54:24Z
dc.identifierCARVALHO, Leonardo Lima de. Estudo da dinâmica de escoamento da unidade Microwave Paddle Dryer. 2021. 81 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.679
dc.identifierhttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/34002
dc.identifierhttp://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.679
dc.identifier.urihttps://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/9060545
dc.descriptionOver the last few years, industrial microwave drying has been developed and is an innovative alternative for decontamination of drill cuttings. The results presented in the literature reveal that this technology has the potential to reduce organic phase contents to levels below 1% by mass. An experimental unit, called Microwave Paddle Dryer (MPD) was developed, which will allow for more effective evaluation of ways to increase process efficiency and reduce equipment dimensions, as well as evaluate the efficiency of introducing mechanized paddles to promote material agitation. As drying tests are in the initial phase, understanding the dynamic behavior is of fundamental importance in equipment modeling and application development. In this context, numerical simulations emerge as an important tool in understanding the phenomena that occur in mixing systems. Thus, this work aimed to apply the Lagrangian methodology in the characterization of the granular flow of the Microwave Paddle Dryer and to study the effect of operational variables: blade rotation velocity, bed height and particle diameter on the dynamics of transport and mixing flow. of the granular material inside the dryer. The chosen material used in this work was soybeans, due to its high sphericity, wide availability and DEM parameters already raised by a vast literature. Calibration of the rolling and static particle-particle and particle-wall friction coefficients was performed. These parameters were evaluated in a CCD (Central Composite Design) and compared with the values obtained experimentally. Through image analysis, the numerical and experimental segregation indices were determined. After the calibration process, several simulations were carried out from another proposed CCD, evaluating the effect of operational variables on the average velocity throughout the bed and in 5 defined regions. Although the calibration was carried out for soybeans, the effect of diameter in the simulations was investigated due to other types of materials that will be used in the future in the dryer. The results showed that the speed of rotation of the blades and the particle diameter had the greatest influences on the response. The average velocity of the particles had little influence on the bed height, showing similarities with previous works in paddle equipment. It was identified that the feeding region presented a stagnation zone because it does not have paddles to carry out the agitation and because of the end wall effect. The Lagrangian methodology proved to be a promising tool for the analysis of dryer flow.
dc.descriptionCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.descriptionCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.descriptionFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.descriptionPetrobrás - Petróleo Brasileiro S.A
dc.descriptionUFU - Universidade Federal de Uberlândia
dc.descriptionDissertação (Mestrado)
dc.descriptionA secagem industrial por micro-ondas vem sendo desenvolvida e se mostra uma alternativa inovadora para a descontaminação de cascalhos de perfuração. Os resultados apresentados na literatura revelam que esta tecnologia tem potencial para reduzir os teores de fase orgânica a níveis abaixo de 1% em massa. Foi desenvolvido uma unidade experimental, denominada Microwave Paddle Dryer (MPD), que permitirá avaliar de forma mais efetiva modos de aumentar a eficiência do processo e reduzir dimensões do equipamento, assim como avaliar a eficiência da introdução de pás mecanizadas para promover agitação do material. O entendimento do comportamento dinâmico é de fundamental importância no desenvolvimento de aplicações. As simulações numéricas despontam como uma ferramenta importante na compreensão dos fenômenos que ocorrem em sistemas de mistura. Assim, este trabalho teve como objetivo aplicar a metodologia Lagrangeana na caracterização do escoamento granular do secador Microwave Paddle Dryer e estudar o efeito das variáveis operacionais velocidade de rotação das pás, altura do leito e diâmetro das partículas na dinâmica de transporte e mistura do material granular no interior do secador. O material utilizado foi grãos de soja, devido à sua alta esfericidade, à grande disponibilidade e aos parâmetros DEM já levantados pela literatura. Realizou-se a calibração dos coeficientes de atrito de rolamento e estático partícula-partícula e partícula-parede para a soja. Estes parâmetros foram avaliados em um PCC e comparados com os valores obtidos experimentalmente. Através de análise de imagem, os índices de segregação numéricos e experimentais foram determinados. Após o processo de calibração, foram realizadas diversas simulações a partir de outro PCC proposto avaliando o efeito das variáveis operacionais na velocidade média em todo o leito e em 5 regiões definidas. Apesar da calibração ter sido realizada para a soja, foi investigado o efeito do diâmetro nas simulações devido a outros tipos de materiais que serão utilizados futuramente no secador. Os resultados evidenciaram que a velocidade de rotação das pás e o diâmetro da partícula apresentaram as maiores influências na resposta. A velocidade média das partículas apresentou pouca influência à altura do leito, apresentando similaridades com trabalhos anteriores em equipamentos tipo paddle. Foi identificado que a região de alimentação apresentou zona de estagnação por não possuir pás para realizar a agitação e pelo efeito de parede terminal. A metodologia Lagrangeana mostrou-se uma ferramenta promissora para a análise de escoamento do secador.
dc.formatapplication/pdf
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândia
dc.publisherBrasil
dc.publisherPrograma de Pós-graduação em Engenharia Química
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rightshttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
dc.subjectEquipamento Paddle
dc.subjectPaddle equipment
dc.subjectAbordagem Lagrangeana
dc.subjectLagrangian approach
dc.subjectVelocidade Média
dc.subjectaverage velocity
dc.subjectPCC
dc.subjectCCD
dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA
dc.subjectEngenharia quimica
dc.subjectPoços de Petróleo - Perfuração
dc.subjectProcessos Químicos
dc.titleEstudo da dinâmica de escoamento da unidade Microwave Paddle Dryer
dc.titleStudy of the flow process of the Microwave Paddle Dryer unit
dc.typeDissertação


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