Caracterização de regimes fluidodinâmicos de leito de jorro empregando medidas de flutuação de pressão

Abstract

A identificação e a distinção de regimes fluidodinâmicos típicos de leito de jorro foram realizadas através da obtenção de sinais de medidas de flutuação de pressão. As séries de tempo obtidas foram tratadas por análise no domínio do tempo, através da média e do desvio padrão das medidas de pressão, e no domínio da frequência, por Transformada Rápida de Fourier. Buscou-se caracterizar os principais regimes de contato nesse tipo de leito móvel, dando ênfase nas frequências dominantes e largura do espectro de potência. Uma coluna cilíndrica de 0,21 m de diâmetro e base cônica foi empregada no estudo, e os sólidos empregados foram partículas de vidro, polietileno (em pastilhas e pellets), poliuretano e sementes (soja e arroz com casca). A relação entre a altura do leito fixo e o diâmetro de coluna de 1:1 e 1,5:1 e as medidas de flutuação de pressão realizadas em um ponto localizado logo acima da entrada de ar foram as condições empregadas no estudo. A obtenção dos dados fluidodinâmicos foi feita utilizando transdutores de pressão ligados ao leito e a um sistema de aquisição de dados; as informações online do leito eram indicadas na rotina desenvolvida no software LabVIEW versão 8.5. Os parâmetros fluidodinâmicos foram obtidos pela curva de queda de pressão do leito por velocidade do ar, que de forma geral apresentaram comportamento típico para todos os sólidos. Por meio da análise espectral, para todos os sólidos estudados, foi possível identificar e distiguir os principais regimes fluidodinâmicos em leito de jorro: leito fixo, jorro interno e jorro estável, esse último confirmado por observações visuais. Além desses, para vidro, polietileno em pellets, poliuretano, soja e arroz foi possível a caracterização do regime de jorro instável, também observados visualmente pelas instabilidades no leito devido à pulsação da fonte.

The identification and distinction of typical fluid dynamic regimes of spouted bed systems were performed by measuring the pressure fluctuation. The obtained time series were treated by analysis in the time domain, using the average and standard deviation of the pressure measurements, and in the frequency domain by Fast Fourier Transform. This study aimed to characterize the main flow regimes in this type of moving bed, emphasizing the dominant frequency and width of the power spectrum. A cylindrical column 0.21 m in diameter and conical base was used in the work, and were employed the following solids: glass particles, polyethylene (disc-shaped and pellets), polyurethane and seeds (soybeans and rice with hulls). The relationship between the height of the fixed bed and the diameter of column 1:1 and 1.5:1, and the pressure fluctuation measurements in a point located just above the inlet of air were the conditions used in the study. The data acquisition was done using differential pressure transducer connected to the bed and to a data acquisition system; the online informations of the bed were indicated in a routine developed in LabVIEW software version 8.5. The fluid dynamic parameters were obtained by pressure drop-air velocity curves, which generally showed typical behavior for all solids. By spectral analysis for all studied solids was possible to identify and distinguish the main fluid dynamic regimes in spouted bed: fixed bed, internal spouting and stable spouting (confirmed by visual observations). In addition to these, for glass, polyethylene pellets, polyurethane, soybean and rice was possible to characterize the unstable spouting also visually observed by instabilities in bed due to the pulse of the font.