Leito fluidizado em meio líquido em tubos finos: dinâmica e instabilidades

Resumo

Um leito fluidizado é basicamente uma suspensão de partículas sólidas (grãos) em um duto vertical submetida a um escoamento ascendente de gás ou líquido. Dispositivos empregando leitos fluidizados são bastante utilizados para a gaseificação de combustíveis sólidos devido às excelentes características de transferências de calor e massa proporcionadas pelo emprego de leitos fluidizados. Leitos uniformemente fluidizados são raramente encontrados em aplicações práticas, e normalmente instabilidades, que se manifestam na forma de ondas transversais, de bolhas, ou de bolhas alongadas, podem aparecer. No caso de leitos fluidizados em líquidos em tubos estreitos, a dinâmica e as instabilidades do leito ainda não estão totalmente compreendidas, e o problema continua em aberto. Este projeto propõe um estudo analítico e experimental da dinâmica dos grãos e das instabilidades do leito neste caso específico. A parte analítica consistirá no emprego de métodos da Matemática Aplicada para a obtenção de expressões matemáticas para as taxas de crescimento, comprimentos de onda, frequências e celeridades das instabilidades. Para a parte experimental, diferentes leitos fluidizados serão formados em tubos transparentes, e os movimentos de grãos individuais serão filmados utilizando-se câmera de alta velocidade, as instabilidades serão filmadas utilizando-se câmera de alta definição, e o escoamento do fluido será medido por PIV (Particle Image Velocimetry). Códigos numéricos serão escritos para o tratamento automático de imagens. Como resultado, espera-se uma melhor compreensão do problema e a obtenção de expressões para os movimentos dos grãos e para as características das instabilidades (taxas de crescimento, comprimentos de onda e celeridades).