Artigo Completo - Open Access.

Idioma principal

CALIBRAÇÃO DA METODOLOGIA NUMÉRICA DEM E APLICAÇÃO DO MODELO CALIBRADO EM UM CASO DE SCALE-UP EM UM TAMBOR ROTATÓRIO

SANTOS, DYRNEY ARAÚJO DOS; BARROZO, MARCOS ANTONIO DE SOUZA; DUARTE, CLAUDIO ROBERTO; WEIGLER, FABIAN; MELLMANN, JOCHEN;

Artigo Completo:

Tambores rotatórios podem apresentar diferentes regimes de escoamento de partículas em seu interior, os quais estão diretamente relacionados às taxas de transferência de massa e energia e, consequentemente, à eficiência do processo em questão. Desta forma, foi realizada no presente trabalho uma investigação, tanto experimental quanto de simulação numérica, a respeito do escoamento granular no interior de um tambor rotatório sob diferentes condições operacionais. Para analisar o efeito da forma da partícula sobre o padrão de escoamento, foram utilizados grãos de arroz como material particulado. O Método dos Elementos Discretos (DEM) foi empregado em todas as simulações juntamente com a Técnica de Agrupamento (Clumping Technique), a qual permite a construção de partículas contendo formas arbitrárias. Para a calibração dos principais parâmetros presentes na modelagem DEM, um planejamento de experimentos foi utilizado. Perfis de velocidade de sólidos foram determinados experimentalmente, por meio de uma camera de alta velocidade, a fim de se validar o modelo em um caso de aumento de escala (scale up). Investigou-se, também, o efeito do comprimento do tambor sobre o padrão de escoamento granular. A calibração dos parâmetros da modelagem DEM através de um tambor em escala reduzida mostrou-se adequada para o emprego na previsão do escoamento em tambores rotatórios em uma escala superior, podendo, futuramente, ser empregada em uma escala industrial.

Artigo Completo:

Palavras-chave: ,

Palavras-chave: ,

DOI: 10.5151/ENEMP2015-MS-385

Referências bibliográficas
  • [1] ALIZADEH, E., BERTRAND, F., CHAOUKI, J. Discrete element simulation of particle mixing and segregation in atetrapodal blender. Comput. Chem. Eng., v. 64, p. 1-12, 2014.
  • [2] ARRUDA, E.B., LOBATO, F.S., ASSIS, A.J., BARROZO, M.A.S. Modelling of fertilizer drying in roto-aerated and conventional rotary dryers. Drying Technol., v. 27, p. 1192-1198, 2009.
  • [3] DUBÉ, O., ALIZADEH, E., CHAOUKI, J., BERTRAND, F. Dynamics of non-spherical particles in a rotating drum. Chem. Eng. Sci., v. 101, p. 486-502, 201
  • [4] FERNANDES, N.J., ATAIDE, C.H., BARROZO, M.A.S. Modeling and experimental study of hydrodynamic and drying characteristics of an industrial rotary dryer. Braz. J. Chem. Eng., v. 26, p. 331-341, 2009.
  • [5] JUST, S., TOSCHKOFF, G., FUNKE, A., DJURIC, D., SCHARRER, G., KHINAST, J., KNOP, K., KLEINEBUDDE, P. Experimental Analysis of Tablet Properties for Discrete Element Modeling of an Active Coating Process. AAPS Pharm. Sci. Tech., v. 14, p. 402-411, 2013.
  • [6] LIU, X. Y., SPECHT, E., MELLMANN, J. Experimental study of the lower and upper angles of repose of granular materials in rotating drums. Powder Technol., v. 154, p. 125-131, 2005.
  • [7] LOBATO F.S., STEFFEN, V., ARRUDA, E.B., BARROZO, M.A.S. Estimation of drying parameters in rotary dryers using differential evolution. Journal of Physics Conference Series, v. 135, 012063, 2008.
  • [8] LU, J., LI, D., CHEN, L., KITAMURA, Y., JIANG, W., LI, B. Simultaneous pretreatment and acidogenesis of solid food wastes by a rotational drum fermentation system with methanogenic leachate recirculation and andesite porphyry addition. Bioresour. Technol., v. 138, p. 101-108, 2013.
  • [9] MARIGO, M., STITT, E.H. Discrete Element Method (DEM) for industrial applications: comments on calibration and validation for modeling of cylindrical pellets. Powder and Particle Journal, v. 32, p. 236-252, 2015.
  • [10] MELLMANN, J. The transverse motion of solids in rotating cylinders—forms of motion and transition behavior. Powder Technol., v. 118, p. 251-270, 2001.
  • [11] MELLMANN, J., IROBA, K.L., METZGER, T., TSOTSAS, E., MÉSZÁROS, C., FARKAS, I. Moisture content and residence time distributions in mixed-flow grain dryers. Biosystems Engineering, 109, 297-307, 20
  • [12] METZGER, M. J., GLASSER, B. J. Simulation of the breakage of bonded agglomerates in a ball mill. Powder Technol., v. 237, p. 286-302, 2013.
  • [13] RAMACHANDRAN, R., POON, J. M.-H., SANDERS, C. F.W., GLASER, T., IMMANUEL, C. D., DOYLE III, F. J., LITSTER, J. D., STEPANEK, F., WANG, F.-Y., CAMERON, I. T. Experimental studies on distributions of granule size, binder content and porosity in batch drum granulation: Inferences on process modelling requirements and process sensitivities. Powder Technol., v. 188, p. 89-101, 2008.
  • [14] SANTOS, D.A., ALVES, G.C., DUARTE, C.R., BARROZO, M.A.S. Disturbances in the hydrodynamic behavior of a spouted bed caused by an optical fiber probe: Experimental and CFD study. Ind. Eng. Chem. Res., v. 51, p. 3801-3810, 2012.
  • [15] SANTOS, D.A., DADALTO, F.O., SCATENA, R., DUARTE, C.R., BARROZO, M.A.S. A hydrodynamic analysis of a rotating drum operating in the rolling regime, Chem. Eng. Res. Des., v. 94, p. 204-2012, 20
  • [16] SANTOS, D.A., PETRI, I.J., DUARTE, C.R., BARROZO, M.A.S. Experimental and CFD study of the hydrodynamic behavior in a rotating drum. Powder Technol., v. 250, p. 52–62, 2013.
  • [17] SILVA, M. G., LIRA, T. S., ARRUDA, E. B., MURATA, V. V., BARROZO, M. A. S. Modelling of fertilizer drying in a rotary dryer: parametric sensitivity analysis. Braz. J. Chem. Eng., v. 29, p. 359-369.
  • [18] DUARTE, C. R., BARROZO, M. A. S. Effect of the friction, elastic, and restitution coefficients on the fluid dynamics behavior of a rotary dryer operating with fertilizer. Ind. Eng. Chem. Res., v. 53, p. 8920-8926, 2014.
  • [19] SUZZI, D., TOSCHKOFF, G., RADL, S., MACHOLD, D., FRASER, S. D., GLASSER, B. J., KHINAST, J. G. DEM simulation of continuous tablet coating: Effects of tablet shape and fill level on inter-tablet coating variability. Chem. Eng. Sci., v. 69, p. 107-121, 2012.
  • [20] WATANABE, H. Critical rotation speed for ball-milling. Powder Technol., v. 104, p. 95-99, 1999.
  • [21] WEIGLER, F., MELLMANN, J. Investigation of grain mass flow in a mixed flow dryer. Particuology, v. 12, p. 33-39, 2014.
Como citar:

SANTOS, DYRNEY ARAÚJO DOS; BARROZO, MARCOS ANTONIO DE SOUZA; DUARTE, CLAUDIO ROBERTO; WEIGLER, FABIAN; MELLMANN, JOCHEN; "CALIBRAÇÃO DA METODOLOGIA NUMÉRICA DEM E APLICAÇÃO DO MODELO CALIBRADO EM UM CASO DE SCALE-UP EM UM TAMBOR ROTATÓRIO", p. 560-569 . In: In Anais do XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados - ENEMP 2015 [=Blucher Engineering Proceedings]. São Paulo: Blucher, 2015. . São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 2359-1757, DOI 10.5151/ENEMP2015-MS-385

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações