Œdipe, ou l’instance de la lettre

realimentação de sólidos.

Similarmente ao caso 3.1, somente a análise sobre o estado quase estacionário (processo estabilizado) após os 15 segundos foi apresentado nessa seção. Do mesmo modo que o caso anterior, a realimentação de sólidos foi incorporado mediante uma função definida pelo usuário (UDF), compilada dentro do programa computacional ANSYS FLUENT v14.5. O tempo simulado total foi de 35,0 segundos de escoamento.

A Figura 46 mostra a expansão do leito usando o campo médio de fração volumétrica de sólidos ao longo do tempo mediante a linha de monitoramento (Figura 14). A tendência apresentada na Figura 46 mostra que houve uma parte constante na

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curva, correspondente à realimentação contínua dos sólidos. O leito expandiu até as partículas serem ejetadas para depois serem realimentadas.

A expansão do leito atingiu o topo do sistema depois de aproximadamente 4,80 segundos para o caso 3.2. Do mesmo modo que o caso anterior, a rápida expansão foi ocasionada porque o feixe de tubos internos de troca térmica aumentaram a velocidade da fase gasosa na região inferior do leito.

FIGURA 46 - Fração volumétrica de sólidos para o caso 3.2.

Fonte: AUTOR (2016).

Depois dos 15 segundos, considerou-se que o sistema estabilizou-se (estado quase estacionário).

A Figura 47 mostra a fração volumétrica de sólidos no campo médio do caso 3.2, analisando os perfis a diferentes raios e comprimentos da tubulação. Qualitativamente, no processo de escoamento gás-sólido apresentado na Figura 47a, a fração de sólidos é mais uniforme no centro do sistema que o caso 3.1.

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FIGURA 47 - Fração volumétrica dos sólidos no campo médio no caso 3.2. A) Avaliação qualitativa de concentração de sólidos B) Avaliação quantitativa de concentração de sólidos em diferentes alturas do comprimento e diferentes distancias do

centro

Fonte: AUTOR (2016).

A Figura 47 mostra que houve uma maior homogeneidade no comportamento do escoamento em relação ao caso 3.1. Além disso, houve uma boa mistura dos sólidos e da fase gasosa em grande parte do domínio do sistema.

Sendo assim, diferença entre os casos 3.1 e 3.2 pode ser explicada pela presença dos dois distribuidores (prato perfurado central e anel) no caso 3.2, portanto, caso 3.2 apresenta um comportamento altamente estável e fácil de ser previsto no estado quase estacionário do que o caso 3.1.

Na Figura 47a, visivelmente as partículas realimentadas escoaram pelas paredes e foram arrastadas pelo gás até o centro do sistema para serem fluidizadas, portanto a região sob o anel está em constante movimento. Desde o ponto de vista da homogeneidade da fase sólida, este tipo de resfriador parece ser mais eficiente do que aquele do caso 3.1 (convencional).

Focando na região sob o anel, é claro que existe ausência de aglomeração e uma melhora da mistura, devido à presença do distribuidor de prato perfurado. A indicação de maior eficiência obtida pela análise dos campos médios concorda com as conclusões do trabalho de YAO et al. (2014, b) obtidas a partir de resultados experimentais.

A Figura 47b apresenta de forma quantitativa os campos médios de fração volumétrica dos sólidos no estado quase estacionário. Em suma, os resultados

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confirmaram o exposto pela Figura 47a. Devido à boa mistura entre as fases, existe menor variação com respeito ao comprimento da tubulação se compararmos com o caso 3.1, o que reafirma a premissa de que a configuração geométrica deste tipo de resfriador fornece um escoamento gás sólido mais uniforme.

Por outro lado, na região baixa do equipamento, as partículas realimentadas escoaram pelas paredes da tubulação até a região sob o anel para depois serem fluidizadas pelo ar mediante os distribuidores. Os valores altos de fração de sólidos apresentados na Figura 47b correspondem aos sólidos escoados pelas paredes da tubulação. Cabe ressaltar que, a descontinuidade desses gráficos indica a presença das paredes dos tubos de troca térmica.

A Figura 48 apresenta a velocidade axial dos sólidos no campo médio, depois de atingir o estado quase estacionário. A figura fornece conhecimento sobre a distribuição de velocidades dos sólidos em todo o domínio do sistema. A maior velocidade dos sólidos aparece no centro do sistema, comportamento que é mantido inclusive depois de ultrapassar a localização do draft tube.

A Figura 48b apresenta a média de velocidade axial dos sólidos avaliada em diferentes alturas e diferentes distâncias do centro da tubulação. Observa-se que para este equipamento existe grande uniformidade quanto à distribuição de velocidade axial dos sólidos em todo o domínio do sistema. A Figura 48b reafirma o exposto pela Figura 48a, onde a maior velocidade apareceu no centro da tubulação e decaiu enquanto se afasta do centro. Os valores negativos de velocidade indicam que a fase sólida está indo em sentido descendente próximo às paredes do equipamento. Isto é visível ao observar o comportamento do campo de fração de sólidos ao longo do tempo, pois as partículas realimentadas escoaram pelas paredes, o que concorda plenamente com a Figura 47b.

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FIGURA 48 - Velocidade axial sólidos no campo médio no caso 3.2. A) Avaliação qualitativa de velocidade axial dos sólidos B) Avaliação quantitativa de velocidade axial

dos sólidos em diferentes alturas do comprimento e diferentes distancias do centro

Fonte: AUTOR (2016).

A Figura 49 apresenta a vazão mássica de sólidos na saída e na realimentação, dentro do domínio computacional. Para o caso 3.2, aproximadamente aos 4,95 segundos ocorre a realimentação de sólidos (correspondente à iteração 50 000). A curva mostrada indica que houve uma estabilidade no sistema com pouca presença de perturbações. Isto provocou boa mistura, o que levou à maior uniformidade na distribuição de sólidos. A vazão mássica de saída e realimentação dos sólidos após alcançar a estabilidade oscilava em torno de 31,3 kg/s.

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FIGURA 49 - Saída e realimentação dos sólidos ao longo do tempo para o escoamento gás-sólido no caso 3.2.

Fonte: AUTOR (2016).

4.3.4. Caso 3.3: Resfriador de catalisador com oito tubos de troca térmica,