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Type: Tese
Title: Estudo numérico-experimental da gaseificação de pellets de bagaço de cana-de-açúcar em leito fluidizado circulante
Author(s)/Inventor(s): Medeiros, Marcelo Ricardo Queiroz
Advisor: Cruz, Manuel Ernani de Carvalho
Co-advisor: Leiroz, Albino José Kalab
Abstract: O objeto desta Tese é o desenvolvimento de um modelo 3-D de escoamento reativo, multifásico, com múltiplas espécies gasosas e sólidas, com transferência de calor e massa e com modelo turbulento k- padrão. O objetivo foi a predição da composição do gás de síntese gerado em um gaseificador de leito fluidizado circulante. Para obtenção destes objetivos foram realizados: testes por análise termogravimétrica (TGA) para a secagem e a devolatilização do bagaço de cana; testes experimentais de gaseificação em uma planta piloto e simulações em CFD, utilizando a formulação de Euler-Euler, para descrever o processo de gaseificação. A metodologia utilizada foi: determinação dos parâmetros de Arrhenius para os processos de secagem e de devolatilização para os pellets através do TGA; a realização de experimentos de gaseificação a 850°C utilizando uma razão de equivalência entre 0,25 a 0,29 e uma razão de vazão de massa vapor / biomassa de 0,8 a 1,2. O modelo cinético proposto continha as reações principais já desenvolvidas na literatura e por dados obtidos nesta tese. As condições de contorno das simulações foram as condições operacionais dos testes de gaseificação não triviais. Quatro modelos de gaseificação foram investigados neste trabalho. Os dados numéricos obtidos foram comparados a dados gerados nesta tese e a dados da literatura. Utilizou-se o modelo de gaseificação com menor desvio em relação a dados experimentais preliminares para simular os demais testes de gaseificação. Os resultados apresentam a avaliação das espécies de interesse do gás de síntese gerado nos experimentos.
Abstract: This Thesis object is the development of a 3-D reactive model, multiphase flow, with multiple gaseous and solid species, with heat and mass transfer and standard turbulent k- model. The objective was to predict the syngas composition generated in a circulating fluidized bed gasifier. To achieve these objectives, some activities were done: thermogravimetric analysis (TGA) for sugarcane bagasse drying and devolatilization; experimental gasification tests in a pilot plant; and CFD simulations with Euler-Euler formulation to describe the gasification process. The used methodology were: Arrhenius parameters determination for the pellets drying and devolatilization processes through TGA experiments; and gasification experiments at 850 ° C using an equivalence ratio between 0.25 to 0.29 and a mass flow with steam between biomass ratio of 0.8 to 1.2. The proposed kinetic model contained the main reactions from literature and obtained data in this thesis. The simulations boundary conditions were the non-trivial gasification tests operation conditions. Four gasification models were investigated in this work. The obtained numerical data were compared with experimental data and literature data. The gasification model with the smallest deviation compared to preliminary experimental data was used to simulate the other gasification tests. The results show the evaluation of the interest species of the generated syngas in the gasification experiments.
Keywords: Gaseificação
Bagaço de cana-de-açúcar
Leito fluidizado circulante
Subject CNPq: Engenharia Mecânica
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jul-2020
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Mecânica

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