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Estudo da pirólise do bagaço da cana-de-açucar em leito de jorro: modelagem, simulação e otimização CFD.

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dc.creator.ID FERREIRA, A. D. pt_BR
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/3415847633690777 pt_BR
dc.contributor.advisor1 FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.
dc.contributor.advisor1ID FARIAS NETO, S. R. pt_BR
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/5029314237107938 pt_BR
dc.contributor.referee1 OLIVEIRA, Líbia de Sousa Conrado.
dc.contributor.referee2 OLIVEIRA, Laércio Gomes de.
dc.contributor.referee3 LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
dc.contributor.referee4 VIEIRA, Fernando Fernandes.
dc.description.resumo O Brasil ´e o maior produtor mundial de cana-de-a¸c´ucar e seu baga¸co ´e uma importante fonte de biomassa, capaz de ser convertida em energia renov´avel atrav´es de processos como a pir´olise. O desenvolvimento de modelos matem´aticos que a representem ´e essencial na otimiza¸c˜ao desse processo. Nesse sentido, este trabalho avaliou como a localiza¸c˜ao da inje¸c˜ao das part´ıculas de biomassa e como os parˆametros operacionais afetam as taxas de convers˜ao das rea¸c˜oes de pir´olise em um leito de jorro. Para isso, foi proposto um modelo em CFD com abordagem Euleriano-Lagrangiano, no qual foi simulado usando o OpenFOAM. Inicialmente, simulou-se a pir´olise de ´unica part´ıcula com um mecanismo cin´etico semiglobal de dois estagio. Posteriormente, alterou-se o mecanismo cin´etico para considerar a composi¸c˜ao da biomassa. Em uma terceira etapa, simulou-se apenas o comportamento do leito de part´ıcula inerte. Essas trˆes etapas validaram o modelo proposto. De posse dessa modelagem, explorou-se diferentes localiza¸c˜oes de entrada de biomassa e com base na melhor configura¸c˜ao geom´etrica, realizou-se um planejamento fatorial num´erico do tipo 2k para investigar a influˆencia da temperatura do g´as, velocidade do g´as e diˆametro das part´ıculas de biomassa na rea¸c˜ao de pir´olise. Os resultados num´ericos foram confrontados e validados com dados experimentais reportados pela literatura. Referente a configura¸c˜ao geom´etrica do reator, identificou-se a entrada pr´oxima `a base do equipamento a que apresentou o melhor resultado. Quanto ao DoE, observou-se que a temperatura e o diˆametro das part´ıculas apresentam uma forte influˆencia no comportamento das rea¸c˜oes. Por fim, o cen´ario de maior convers˜ao de biomassa foi obtido para uma temperatura de 600°C, uma velocidade de 142 m/s e um diˆametro de biomassa de 1,0x10−3 m, no qual foi encontrado uma convers˜ao de 84,35 %. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department Centro de Ciências e Tecnologia - CCT pt_BR
dc.publisher.program PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS pt_BR
dc.publisher.initials UFCG pt_BR
dc.subject.cnpq Engenharia de Processos pt_BR
dc.title Estudo da pirólise do bagaço da cana-de-açucar em leito de jorro: modelagem, simulação e otimização CFD. pt_BR
dc.date.issued 2023-08-04
dc.description.abstract Brazil is the world’s largest sugarcane producer, and its bagasse is a significant source of biomass that can be converted into renewable energy through processes like pyrolysis. Developing mathematical models to represent this process is crucial for optimization. In this context, this study assessed how the injection location of biomass particles and operational parameters affect the conversion rates of pyrolysis reactions in a fluidized bed. To achieve this, a Computational Fluid Dynamics (CFD) model with an Eulerian-Lagrangian approach was proposed and simulated using OpenFOAM. Initially, single-particle pyrolysis was simulated with a two-stage semi-global kinetic mechanism. Subsequently, the kinetic mechanism was modified to account for biomass composition. In the third phase, the behavior of the inert particle bed was simulated, validating the proposed model through these three steps. With this model in hand, different biomass injection locations were explored. Based on the optimal geometric configuration, a numerical factorial 2k design of experiments (DoE) was conducted to investigate the influence of gas temperature, gas velocity, and biomass particle diameter on pyrolysis reactions. Numerical results were compared and validated against experimental data reported in the literature. Regarding the reactor’s geometric configuration, the entry point near the base of the equipment yielded the best results. In terms of the DoE, it was observed that temperature and particle diameter significantly influence reaction behavior. Ultimately, the highest biomass conversion scenario was achieved at a temperature of 600°C, gas velocity of 142 m/s, and biomass particle diameter of 1.0x10−3 m, resulting in a conversion rate of 84.35%. pt_BR
dc.identifier.uri http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/33545
dc.date.accessioned 2023-12-12T12:36:52Z
dc.date.available 2023-12-12
dc.date.available 2023-12-12T12:36:52Z
dc.type Tese pt_BR
dc.subject DoE pt_BR
dc.subject OpenFOAM pt_BR
dc.subject Euleriano pt_BR
dc.subject Lagrangiano pt_BR
dc.subject Eulerian pt_BR
dc.subject Lagrangian pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.creator FERREIRA, Alysson Dantas.
dc.publisher Universidade Federal de Campina Grande pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.title.alternative Study of pyrolysis of sugarcane bagasse in spout: modeling, simulation and CFD optimization. pt_BR
dc.identifier.citation FERREIRA, Alysson Dantas. Estudo da pirólise do bagaço da cana-de-açúcar em leito de jorro: modelagem, simulação e otimização CFD. 2023. 129 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2023. pt_BR


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