Investigação numérica da segregação de partículas em leitos fluidizados polidispersos

Resumo

Um leito fluidizado é basicamente uma suspensão de partículas sólidas (grãos) em umduto vertical submetida a um escoamento ascendente de gás ou líquido. Dispositivosempregando leitos fluidizados são bastante utilizados para a gaseificação de combustíveissólidos devido às excelentes características de transferências de calor e massa proporcionadasem 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.Na maior parte das aplicações, o leito fluidizado é composto por mais de um tipo de partículassólidas, que diferem em tamanho, densidade e forma. Nestes casos, é comum a segregaçãodos grãos do leito fluidizado, que passa a ser formado por camadas estratificadas de um únicotipo de grão, estes segregados por tamanho, densidade ou forma. No caso de leitos fluidizadospor líquidos, pode ainda ocorrer o fenômeno de Layer Inversion, onde, dependendo dos tiposde grãos e das velocidades do líquido, camadas sobrepostas podem trocar de posição. Oconhecimento de como este material é segregado e das condições de Layer Inversion é deextrema importância para os processos industriais envolvendo leitos fluidizados. Estadissertação de mestrado tem como objetivo estudar a segregação de grãos em um leitofluidizado sólido-líquido. Para tanto, simulações numéricas de um leito fluidizadopolidisperso em meio líquido serão realizadas utilizando um método CFD-DEM(computational fluid dynamics - discrete elemento method). Espera-se obter as trajetórias dosgrãos individuais, e identificar as transferências de quantidade de movimento por choquesentre grãos e entre os grãos e as paredes do duto, uma vez que estes dados são escassos naliteratura. Ainda, pretende-se propor expressões matemáticas para determinação dascondições de segregação.