Modelagem e análise experimental do escoamento de esferas macias em fluidos viscosos: estudo de colisões partícula-partícula e partícula-superfície e da interação partícula-fluído

Resumo

A necessidade da produção de energia limpa torna o reator anaeróbico de leito fluidizado uma tecnologia eficaz para a produção de hidrogênio a partir de biomassa presente em águas residuárias, comumente descartadas nos processos industriais. Dentre outros fatores, o comportamento hidrodinâmico do reator anaeróbico está diretamente relacionado às características mecânicas, físicas e superficiais das biopartículas utilizadas, bem como à dissipação de energia resultante de colisões entre elas. Tais aspectos podem influenciar o processo de agitação em leitos fluidizados e, portanto, devem ser considerados no projeto desses equipamentos. Diante desse contexto, o presente projeto consiste em caracterizar partículas macias, similares às utilizadas no tratamento de efluentes, quanto às suas propriedades elásticas e superficiais, bem como avaliar a influência do fluido intersticial nas colisões do tipo partícula-partícula e partícula-superfície. Partículas com propriedades similares às das biopartículas serão sintetizadas a partir de alginato de sódio. Também serão usadas partículas esféricas comerciais. As etapas do projeto contemplam a avaliação das colisões partícula-partícula e partícula-parede por meio de medidas de coeficiente de restituição usando um equipamento do tipo pêndulo. Além disso, ferramentas de fluidodinâmica computacional, usando o Método dos Elementos Discretos para a modelagem das partículas, serão usadas para simular o efeito das colisões em fluidos viscosos. Dados experimentais e numéricos serão comparados a fim de verificar a validade dos modelos já existentes para partículas com diferentes propriedades mecânicas e superficiais. (AU)