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Type: Monografia
Title: Descrição macroscópica da filtração granular de material particulado em leito móvel
Author: Santos, Fernanda Elis dos
First advisor: Wenzel, Bruno München
metadata.dc.contributor.referee1: Luz, Adriana Dervanoski da
metadata.dc.contributor.referee2: Luchese, Thiago de Cacio
Resume: A filtração granular é uma importante e eficiente técnica de remoção de partículas suspensas de um fluxo gás-sólido, através da sua passagem por um meio filtrante composto por uma material granular. O Filtro Granular de Leito Móvel (FGLM) destaca-se pela operação com regeneração contínua do leito. Tendo em vista que na literatura não são encontrados modelos para descrição do processo de filtração em leito móvel, este trabalho foi desenvolvido com o objetivo geral de obter um modelo matemático em regime transiente, adequado à descrição macroscópica de um FGLM, com fluxo cruzado de efluente gasoso. Sua operação foi descrita por uma série de equações inter-relacionadas por variáveis e suas derivadas, gerando um sistema de Equações Diferenciais Parciais (EDP’s) - partindo do princípio de conservação da massa - e uma equação diferencial adicional, para descrição da fluidodinâmica do sistema. Para solucionar o sistema, a EPD foi discretizada pelo método das diferenças finitas em uma série de Equações Diferenciais Ordinárias (EDO’s), que foram acopladas a equação diferencial da fluidodinâmica e resolvidas pelo Método de Runge-Kutta Implícito. Com o modelo proposto, foram realizadas simulações para determinar o comportamento do filtro para o processamento de uma suspensão e do meio filtrante (esferas de vidro como meio filtrante e uma suspensão de microesferas de vidro com concentração de 4 g cm -3 ). Foram selecionadas três variáveis-chave do processo (velocidade superficial do gás, profundidade do leito e velocidade de renovação do leito) que geraram vinte e sete diferentes situações operacionais e algumas variáveis de resposta, capazes de indicar a performance do processo. A partir das simulações, foram verificadas as melhores condições de operação e dimensões do filtro para alguns requisitos convencionais dos processos de filtração. No regime permanente, mais da metade das combinações, apresentou eficiência total de coleta de material particulado superior a 99%. As quedas de pressão no filtro variaram de 87.98 Pa até 1775.60 Pa, e a vazão mássica de grânulos, necessária à operação, de 3.94 kg h -1 até 311.95 kg h -1 .
Abstract: The granular filtration is an important and efficient technique for removing suspended particles from a gas-solid flow, via its passage through a filter medium comprises a granular material in which the particles present in the stream are retained on the outer surface of granules, for severa mecanismos. Granular Moringa Bed Filter (FGLM) stands out for operation with continuous regeneration of the bed. Given that the literature are not found models for describing the process of moving bed filtration, this work was developed with the overall goal of obtaining a mathematical model for transient, appropriate to macroscopic description of a FGLM, crossflow effluent gas. Its operation is described by a series of coupled variables for equations and their derivatives, generating a system of equations - Partial Differential Equation (PDE) - assuming conservation of mass - and an additional differential equation involving the solution of integrals, for description of the fluid dynamics of the system. To solve the system, the PDE was divided by the finite difference method in a number of Ordinary Differential Equations (ODE’s), which were coupled to the differential equation of fluid dynamics and solved by the Implicit Runge-Kutta Method. With the proposed model, simulations were performed to determine the behavior of the filter for the processing of a suspension and the filter media (glass beads as filter medium and a suspension of glass beads with a concentration of 4 g cm -3 ). Three key process variables (superficial gas velocity, bed depth, and refresh rate of the bed) that generated twenty-seven different operating situations and some response variables, able to indicate the performance of the process were selected. From the simulations, the best operating conditions and dimensions of the filter to some conventional filtration process requirements were verified. At steady state, over half of the combinations showed high collection efficiency of particulate matter exceeding 99%. The pressure drops in the filter ranged from 87.98 Pa to 1775.60 Pa, and the mass flow of granules necessary to the operation of 3.94 kg h -1 to 311.95 kg h -1 .
Keywords: Filtro granular
Leito móvel
Descrição macroscópica
Depósito específico
Modelagem
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Fronteira Sul
Acronym of the institution: UFFS
College, Institute or Department: Campus Cerro Largo
Type of Access: Acesso Aberto
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/553
Issue Date: 2-Dec-2014
Appears in Collections:TCC Engenharia Ambiental

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