Leitos fluidizados sólido-líquido: escoamento do fluido, dinâmica dos grãos e formação de padrões

• Processo: 20/00221-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2020
• Situação: Interrompido
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Erick de Moraes Franklin
• Beneficiário: Vinícius Pereira da Silva Oliveira
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 18/14981-7 - Modelagem de escoamentos granulares densos: experimentos, simulações numéricas e análises de estabilidade, AP.JP2
• Bolsa(s) vinculada(s): 24/02440-2 - Fluidização de partículas sólidas de diferentes coeficientes de atrito: experimentos e simulações numéricas, BE.EP.DD
• Assunto(s): Mecânica dos fluidos Experimentação Leito fluidificado Escoamento Partículas sólidas Grãos Dinâmica dos fluidos computacional Velocimetria por imagem de partículas
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Experimentos | Instabilidades hidrodinamicas | Leitos fluidizados | Meios granulares | Simulações CFD-DEM | Mecânica dos Fluidos

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 em leitos fluidizados, mas também na classificação de materiais granulares a serem separados, como ocorre em sistemas de purificação de água ou de seleção de grãos na indústria química. 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. Além disto, em leitos polidispersos é comum a segregação de grãos e a estratificação do leito. Este projeto propõe um estudo experimental e numérico da dinâmica dos grãos, das instabilidades do leito, e do escoamento do líquido. Para a parte experimental, diferentes leitos fluidizados serão formados em tubos transparentes, e os movimentos de grãos individuais e as instabilidades do leito serão filmados utilizando-se câmera de alta velocidade, e o escoamento do fluido será medido por PIV (Particle Image Velocimetry) de baixa frequência (4 Hz) e visualização com câmera de alta velocidade e laser contínuo, utilizando casamento de índices óticos entre os grãos e o líquido. Códigos numéricos serão escritos para o tratamento automático das imagens do leito, obtendo-se assim os deslocamentos de grãos individuais e os comprimentos de celeridades dos clusters. Para a parte numérica, simulações serão realizadas utilizando um método CFD-DEM (Computational Fluid Dynamics - Discrete Elemento Method). Dos resultados experimentais e numéricos, espera-se obter as trajetórias dos grãos individuais, e identificar as transferências de quantidade de movimento líquido-grãos, grãos-grãos e grãos-paredes. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

OLIVEIRA, VINICIUS P. S.; BORGES, DANILO S.; FRANKLIN, ERICK M.. Crystallization and refluidization in very-narrow fluidized beds. Physics of Fluids, v. 35, n. 9, p. 9-pg., 2023-09-01. (18/14981-7, 22/01758-3, 20/00221-0)