SIMULAÇÃO DE PARÂMETROS FLUIDODINÂMICOS EM SISTEMA DE LEITO FLUIDIZADO CIRCULANTE A FRIO ALIMENTADO COM MISTURA TERNÁRIA DE SÓLIDOS PREDICTION OF HYDRODYNAMICS PARAMETERS IN A COLD GÁS-SOLID FLOW CIRCULATING FLUIDIZED BED SYSTEM FED WITH TERNARY MIXTURES

Relander Martins, Jhon Jairo, Ramirez Behainne
unpublished
Resumo: Neste trabalho, o comportamento de parâmetros fluidodinâmicos a frio nos principais componentes de um sistema de leito fluidizado circulante (LFC) em escala de laboratório é simulado a partir de um modelo matemático semi-empírico adaptado para misturas ternárias de sólidos, constituídas por partículas de carvão mineral paranaense, serragem de madeira e areia quartzosa. O sistema é composto por um riser com diâmetro interno de 0,078 m e 2,7 m de altura, um ciclone de alta eficiência, um
more » ... lta eficiência, um standpipe com diâmetro interno de 0,053 m, e uma válvula de recirculação de sólidos do tipo L. Nas simulações, o inventário total de sólidos, a relação de mistura combustível/inventário total e a velocidade de fluidização foram consideradas variáveis de entrada, variando nas faixas de 3,5 a 5,5 kg, 2,5 a 5,0% e de 4,0 a 5,0 m/s, respectivamente. Com o aumento do inventário total de sólidos foi verificado o incremento na queda de pressão em todos os componentes do circuito de fluidização. Em relação ao efeito produzido pela mistura combustível/inventário total, foram observadas mudanças nos parâmetros operacionais do sistema como conseqüência das alterações na densidade média do leito e na área de contato partícula-parede. Testes experimentais foram realizados numa unidade de fluidização rápida a frio em escala de laboratório, a fim de comparar os resultados das simulações. A análise dos desvios mostrou que o modelo proposto reproduz satisfatoriamente as condições experimentais testadas. Palavras-chave: Leito Fluidizado Circulante, Misturas Ternárias, Fluidodinâmica Gás-Sólido. Abstract: In this work, the behavior of hydrodynamics parameters in main components of a cold gas-solid flow bench-scale circulating fluidized bed (CFB) is simulated by using a semi-empirical mathematical model previously adapted for including ternary mixtures of solids. The simulated system is composed by a riser with internal diameter of 0.078 m and height of 2.7 m, a high efficiency cyclone, a standpipe with internal diameter of 0.058 m, and a L-type recycle valve. Simulations of operational conditions with the total solids inventory varying from 3.5 to 5.0 kg, the fuel to total solids inventory mass ratio from 2.5 to 5.0% and the fluidizing gas velocity from 4.0 to 5.0 m/s were obtained. Results verified that the static pressure drop through main components of the fluidization loop increases with the total solids inventory. In the other hand, some significant effects in operational parameters were observed at different fuel to total solids inventory mass ratio being used, which is explained by alterations promoted on both the mean bed density and particle-wall contact area. Experimental tests were carried out in a bench-scale circulating fluidized bed unit in order to obtain data for comparisons. The analysis of deviations showed that the experimental conditions tested can be reasonably predicted by using the proposed mathematical model.
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