Estudo experimental e numérico de colisões de partículas em leitos fluidizados líquidos

Resumo

Tratamentos de águas residuárias utilizando biorreatores anaeróbios vêm ganhando notoriedade nas últimas décadas por empregarem uma tecnologia efetiva, de baixo custo, limpa e que apresenta biogases como subproduto de suas reações, que podem ser aproveitados como fontes de energia renováveis. Dentre esses biorreatores, os de leito fluidizado se destacam, dada a sua alta taxa de transferência de massa entre fases e produtividade comparados aos leitos fixos ou de lama, por exemplo. Sendo esse reator composto por um leito concentrado de partículas rugosas e com baixo módulo de elasticidade, a complexidade do escoamento é elevada, e a literatura acerca do assunto, escassa, reduzindo sua aplicabilidade. Portanto, no presente projeto, serão realizados experimentos em uma coluna de leito fluidizado empregando partículas com diferentes propriedades mecânicas e acabamentos superficiais, com o objetivo de determinar seus efeitos sobre o escoamento. Para isso, sensores conectados a microcontroladores farão o monitoramento da vazão, temperatura do fluido e queda de pressão; e medirão a frequência de colisão e força de impacto das partículas em diferentes pontos na coluna. Além disso, técnicas de acoplamento CFD-DEM serão aplicadas no intuito de simular o comportamento observado e aprimorar ou propor novos modelos para representar a fluidodinâmica no sistema. Espera-se, com isso, tornar os projetos dos biorreatores de leitos fluidizados mais assertivos quanto a predição de seu desempenho e, consequentemente, aumentar sua aplicabilidade. (AU)