Estudo teórico da termofluidodinâmica em secadores ciclônicos. - FARIAS, Fabiana Pimentel Macêdo. (2006)
Os ciclones são equipamentos utilizados em processos químicos, em diversas operações unitárias, com o objetivo de promover a separação de sólido e/ou líquido de uma corrente gasosa e secar sólidos. Neste sentido, o presente trabalho propõe um estudo teórico da termofluidodinâmica de um ciclone como secador. O modelo matemático considera escoamento tri-dimensional, turbulento e estacionário para a fase gasosa, e o modelo Lagrangeano para as partículas. As equações diferenciais que representam o fenômeno físico foram resolvidas numericamente pelo método dos volumes finitos, com esquema de interpolação UPWIND para os termos convectivos e o algoritmo SIMPLEC para o acoplamento pressão-velocidade. Como aplicação, a metodologia foi usada para predizer a secagem do bagaço de cana-de-açúcar em um ciclone. As simulações foram realizadas utilizando o código computacional CFX-3D. Resultados do teor de umidade, temperatura e variações dimensionais da partícula, distribuição de velocidade, pressão e temperatura do ar de secagem, para diversas condições do ar, geometria do ciclone e velocidade inicial da partícula são apresentados e analisados. Constatou-se o caráter tridimensional do escoamento gás-partícula no interior do ciclone com presenças de regiões de zonas de recirculação e de inversão de fluxo, apresentando razoável concordância com os dados experimentais. Verificou-se que a cinética de secagem, o aquecimento e o tempo de residência das partículas são afetadas pelas condições do ar de secagem e geometria do ciclone, e quando comparadas com dados experimentais apresentaram boa aproximação. O ciclone com seção de entrada quadrada se mostrou mais eficiente, do ponto de vista de secagem, quando comparados com os dutos de seção retangulares vertical e horizontal.