Micro fluidized beds: an experimental and numerical study on the effects of the inclination of a bidisperse bed

Autor(es)

Henrique Barbosa de Oliveira

• Tipo de documento: Dissertação de Mestrado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica
• Data de defesa: 2024-08-20

Membros da banca

Erick de Moraes Franklin; Cezar Otaviano Ribeiro Negrão; Rodolfo Marcilli Perissinotto

• Orientador: Erick de Moraes Franklin

Resumo

Micro leitos fluidizados são basicamente suspensões de partículas sólidas por um escoamento ascendente em um tubo de escala milimétrica, com aplicações em processos industriais químicos e farmacêuticos envolvendo pós. Embora em muitas aplicações os leitos sejam polidispersos, trabalhos anteriores consideraram principalmente leitos monodispersos alinhados na direção vertical. Entretanto, introduzir uma inclinação com relação à gravidade leva a diferentes padrões no leito e níveis de mistura, o que pode ser benéfico para algumas aplicações. Nesta dissertação, investiga-se o comportamento de micro leitos fluidizados por gás utilizando misturas bidispersas sob diferentes inclinações. Nos experimentos, leitos mono- e bidispersos são filmados com uma câmera rápida, e as imagens são processadas para obter medidas na escala do leito e dos grãos. Observa-se segregação mais pronunciada em leitos verticais, e ainda que a mistura de partículas varia não monotonicamente com a inclinação, com um máximo de mistura entre os ângulos de 30° a 45° com relação à gravidade. A camada de mistura se forma pela competição entre a separação cinética e a circulação local promovida pelo escoamento, o que é revelado calculando a média e flutuações das velocidades das partículas. Pior fluidização também é observada conforme o ângulo com a vertical aumenta, o que explica o comportamento não monotônico. Simulações numéricas são desenvolvidas com a técnica CFD-DEM para replicar os resultados experimentais, de modo a revelar mais informações sobre o escoamento. Esses resultados apresentam novas perspectivas sobre mistura e segregação em leitos polidispersos, o que pode ser explorado para processamento de pós em aplicações industriais. Parte dessa dissertação foi redigida com base em Oliveira e Franklin (2024) (AU)

• Processo FAPESP: 22/08321-0 - Investigação numérica da segregação de partículas em leitos fluidizados polidispersos
• Beneficiário: Henrique Barbosa de Oliveira
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Mestrado