TAMBOR ROTATÓRIO OPERANDO NO REGIME DE ROLAMENTO: UM ESTUDO EXPERIMENTAL E NUMÉRICO

TAMBOR ROTATÓRIO OPERANDO NO REGIME DE ROLAMENTO: UM ESTUDO EXPERIMENTAL E NUMÉRICO

SCATENA, R.; FERREIRA, L. C.; SANTOS, D. A.; DUARTE, C. R.; BARROZO, M. A. S.

Artigo:

No presente trabalho foram realizados, tanto um estudo experimental quanto um estudo numérico, da dinâmica de partículas no interior de um tambor rotatório operando no regime de rolamento. A abordagem multifásica Euler-Euler, juntamente com a teoria cinética do escoamento granular, foi utilizada em todas as simulações. No intuito de se obter, experimentalmente, os perfis de velocidade de partículas, foi proposto a utilização de uma técnica não intrusiva composta por uma câmera de alta velocidade. Os resultados das simulações mostraram-se satisfatórios quando comparados aos dados experimentais e possibilitaram a análise da influência da velocidade de rotação e da fração de preenchimento do tambor rotatório sobre a velocidade das partículas e espessura da camada ativa presentes no escoamento.

No presente trabalho foram realizados, tanto um estudo experimental quanto um estudo numérico, da dinâmica de partículas no interior de um tambor rotatório operando no regime de rolamento. A abordagem multifásica Euler-Euler, juntamente com a teoria cinética do escoamento granular, foi utilizada em todas as simulações. No intuito de se obter, experimentalmente, os perfis de velocidade de partículas, foi proposto a utilização de uma técnica não intrusiva composta por uma câmera de alta velocidade. Os resultados das simulações mostraram-se satisfatórios quando comparados aos dados experimentais e possibilitaram a análise da influência da velocidade de rotação e da fração de preenchimento do tambor rotatório sobre a velocidade das partículas e espessura da camada ativa presentes no escoamento.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeq2014-1818-17393-152993

Referências bibliográficas

• [1] BARROZO, M.A. S.; DUARTE, C.R.; EPSTEIN, N.; GRACE, J. R.; LIM, C.J. Experimental and CFD study of dense-phase, transition region and dilute-phase spouting. Ind. Eng. Chem. Res., v.49, p.5102-5109, 2010.
• [2] BOATENG, A.A.; BARR, P.V. Granular flow behaviour in the transverse plane of a partially filled rotating cylinder. J. Fluid Mech., v.330, p.233-249, 1997.
• [3] CUNHA, F.G.; SANTOS, K.G.; ATAÍDE, C.H.; EPSTEIN, N.; BARROZO, M.A.S. Annatto powder production in a spouted bed: An experimental and CFD study. Ind. Eng. Chem. Res., v.48, p.976-982, 2009.
• [4] DEGRÈVE, J.; BAEYENS, J.; VAN DE VELDEN, M.; DE LAET, S. Spray-agglomeration of NPK-fertilizer in a rotating drum granulator. Powder Technol., v.163, p.188-195, 2006.
• [5] DING, Y.L.; FORSTER, R.; SEVILLE, J.P.K.; PARKER, D.J. Segregation of granular flow in the transverse plane of a rolling mode rotating drum. Int. J. Multiphase Flow, v.28, p.635-663, 2002.
• [6] Área temática: Fenômenos de Transporte e Sistemas Particulados 7DING, Y.L.; SEVILLE, J.P.K.; FORSTER, R.; PARKER, D.J. Solids motion in rolling mode rotating drums operated at low to medium rotational speeds. Chem. Eng. Sci., v.56, p.1769-1780, 2001.
• [7] DUARTE, C.R.; MURATA, V.V.; BARROZO, M. A. S. A study of the fluid dynamics of the spouted bed using CFD. Braz. J. Chem. Eng., v.22, p.263-270, 2005.
• [8] DUARTE, C.R.; OLAZAR, M.; MURATA, V.V.; BARROZO, M.A.S. Numerical simulation and experimental study of fluid–particle flows in a spouted bed. Powder Technol., v.188, p.195-205, 2009.
• [9] 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, 2013.
• [10] KWAPINSKA, M.; SAAGE, G.; TSOTSAS, E. Mixing of particles in rotary drums: A comparison of discrete element simulations with experimental results and penetration models for thermal processes. Powder Technol., v.161, p.69-78, 2006.
• [11] LEE, C.-F.; CHOU, H.-T.; CAPART, H. Granular segregation in narrow rotational drums with different wall roughness: Symmetrical and asymmetrical patterns. Powder Technol., v.233, p.103-115, 2013.
• [12] MARIGO, M.; CAIRNS, D.L.; DAVIES, M.; INGRAM, A.; STITT, E.H. A numerical comparison of mixing efficiencies of solids in a cylindrical vessel subject to a range of motions. Powder Technol., v.217, p.540-547, 2012.
• [13] MELLMANN, J. The transverse motion of solids in rotating cylinders—forms of motion and transition behavior. Powder Technol., v.118, p.251-270, 2001.
• [14] NAKAGAWA, M.; ALTOBELLI, S.A.; CAPRIHAN, A.; FUKUSHIMA, E.; JEONG, E.-K. Non-invasive measurements of granular flows by magnetic resonance imaging. Exp. Fluids, v.16, p.54-60, 1993.
• [15] OLIVEIRA, D.C.; ALMEIDA, C.A.K.; VIEIRA, L.G.M.; DAMASCENO, J.J.R.; BARROZO, M.A.S. Influence of geometric dimensions on the performance of a filtering hydrocyclone: an experimental and CFD study. Braz. J. Chem. Eng., v.26, p.575-582, 2009.
• [16] 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, 2012a. SANTOS, K.G.; MURATA, V.V.; BARROZO, M.A.S. Three-dimensional computational fluid dynamics modeling of spouted bed. Can. J. Chem. Eng., v.87, p.211-219, 2009.
• [17] SANTOS, K.G.; SANTOS, D.A.; DUARTE, C.R.; MURATA, V.V.; BARROZO, M.A.S. Spouting of bidisperse mixture of particles: A CFD and experimental study. Drying Technol., v.30, p.1354-1367, 2012b. WATANABE, H. Critical rotation speed for ball-milling. Powder Technol.. v.104, p.95-99, 1999.
• [18] YADA, H.; KAWAGUCHI, T.; TANAKA, T. Relation between segregation patterns and granular flow modes in conical rotating drum. Flow Meas. Instrum., v.21, p.207-211, 2010.

Como citar:

SCATENA, R.; FERREIRA, L. C.; SANTOS, D. A.; DUARTE, C. R.; BARROZO, M. A. S.; "TAMBOR ROTATÓRIO OPERANDO NO REGIME DE ROLAMENTO: UM ESTUDO EXPERIMENTAL E NUMÉRICO", p-6305-6312. In: Anais do XX Congresso Brasileiro de Engenharia Química - COBEQ 2014 [= Blucher Chemical Engineering Proceedings, v.1, n.2]. São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeq2014-1818-17393-152993