Blucher Chemical Engineering Proceedings

Outubro 2015, vol.2, num.1 - XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados
Artigo Completo - Open Access Idioma principal | Segundo principal

EMPREGO DA ANÁLISE DE CAOS NA CARACTERIZAÇÃO DE REGIMES FLUIDIZADOS PARA PARTÍCULAS DO GRUPO A DA CLASSIFICAÇÃO GELDART

EMPREGO DA ANÁLISE DE CAOS NA CARACTERIZAÇÃO DE REGIMES FLUIDIZADOS PARA PARTÍCULAS DO GRUPO A DA CLASSIFICAÇÃO GELDART

PRIETO, WESLEY HELENO; CREMASCO, MACO AURÉLIO

Artigo Completo:

Devido à complexa dinâmica apresentada pelos leitos fluidizados se faz necessário o desenvolvimento de novas de técnicas de análise de sinais que representem, com maior fidelidade, as características reais destes processos, principalmente quando técnicas convencionais não são apropriadas para a caracterização de regimes de fluidização. É justamente neste cenário que surge a análise do caos determinístico como alternativa às metodologias clássicas empregadas. O presente trabalho objetiva aplicar a teoria do caos a sinais de variação de pressão, associando os invariantes caóticos, K e D, a regimes fluidodinâmicos de um leito fluidizado gás-partícula. Para tanto, utilizou-se uma coluna de acrílico (0,1 m de diâmetro) e ar na fluidização de partículas de catalisador FCC e microesferas de vidro, ambas pertencentes ao grupo A da classificação Geldart. Na obtenção dos sinais de pressão, foram empregados transdutores diferenciais de pressão a taxas de 1.000 Hz. Para ambas as partículas, notou-se acréscimo nos valores de K e D a medida em que a velocidade superficial do ar aumenta, alcançando valores máximos de tais invariantes na transição do leito fixo para a condição de mínima fluidização. A complexidade do sistema decai quando se atinge o regime pistonado. Como decorrência, constata-se que tanto a entropia de Kolmogorov quanto a dimensão de correlação podem ser empregadas como parâmetros de caracterização de regimes em sistemas fluidizados.

Devido à complexa dinâmica apresentada pelos leitos fluidizados se faz necessário o desenvolvimento de novas de técnicas de análise de sinais que representem, com maior fidelidade, as características reais destes processos, principalmente quando técnicas convencionais não são apropriadas para a caracterização de regimes de fluidização. É justamente neste cenário que surge a análise do caos determinístico como alternativa às metodologias clássicas empregadas. O presente trabalho objetiva aplicar a teoria do caos a sinais de variação de pressão, associando os invariantes caóticos, K e D, a regimes fluidodinâmicos de um leito fluidizado gás-partícula. Para tanto, utilizou-se uma coluna de acrílico (0,1 m de diâmetro) e ar na fluidização de partículas de catalisador FCC e microesferas de vidro, ambas pertencentes ao grupo A da classificação Geldart. Na obtenção dos sinais de pressão, foram empregados transdutores diferenciais de pressão a taxas de 1.000 Hz. Para ambas as partículas, notou-se acréscimo nos valores de K e D a medida em que a velocidade superficial do ar aumenta, alcançando valores máximos de tais invariantes na transição do leito fixo para a condição de mínima fluidização. A complexidade do sistema decai quando se atinge o regime pistonado. Como decorrência, constata-se que tanto a entropia de Kolmogorov quanto a dimensão de correlação podem ser empregadas como parâmetros de caracterização de regimes em sistemas fluidizados.

Download (PDF)

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/ENEMP2015-CD-387

Referências bibliográficas
  • [1] BAI, D.; GRACE, J. R.; ZHU, J. X. “Characterization of gas fluidized beds of group C, A and B particles based on pressure fluctuations”, Canadian Journal of Chemical Engineering, 77, p. 319, 1999.
  • [2]
  • [3] BROWN, R.C.; Brue, E. “Resolving dynamical features of fluidized beds from pressure fluctuations”, Powder Technology, 119, p. 68, 2001.
  • [4]
  • [5] CASTILHO, G. J. “Análise de caos em leito fluidizado circulante”. Tese (Doutorado em Engenharia Química), Faculdade de Engenharia Química, Universidade Estadual de Campinas, Campinas-SP, 2011.
  • [6]
  • [7] CREMASCO, M. A. Operações unitárias em sistemas particulados e fluidomecânicos, São Paulo, Edgar Blucher, 2012.
  • [8]
  • [9] GOU, Q.; YUE, G.; SUDA, T.; SATO, J. “Flow characteristics in a bubbling fluidized bed at elevated temperature”, Chem. Eng. Process.42, 439–447, 2003.
  • [10]
  • [11] HONG, S. C.; JO, B. R.; DOH, D. S.; CHOI, C. S. “Determination of minimum fluidization velocity by the statistical analysis of pressure fluctuations in a gas-solid fluidized bed”, Powder Technology, 60, p. 215, 1990.
  • [12]
  • [13] JOHNSSON, F.; ZIJERVELD, R.C.; SCHOUTEN, J.C.; VAN DEN BLEEK, C.M., LECKNER, B. “Characterization of fluidization regimes by time-series analysis of pressure fluctuations”, International Journal of Multiphase Flow, v. 26, p. 663-715, 2000.
  • [14]
  • [15] KAGE, H.; IWASAKI, N.; YAMAGUCHI, H.; MATSUNO, Y. “Frequency analysis of pressure fluctuation in fluidized bed plenum”, Journal of Chemical Engineering of Japan, 24, p. 76 – 81, 1991.
  • [16]
  • [17] LLOP, M. F.; JANDB, N.; GALLUCCI, K.; LAURO, F. X. "Characterizing gas–solid fluidization by nonlinear tools: Chaotic invariants and dynamic moments”, Chemical Engineering Science 71, 252–263, 2012.
  • [18]
  • [19] MARTÍN, L.; BRIONGOS, J. V.; HERNANDO, G. N.; AARAGÓN, J. M. “Detecting regime transitions in gas-solid fluidized beds from low frequency accelerometry signals”, Powder Technology, 207, p. 104 - 112, 2011.
  • [20]
  • [21] MOURA, H. L. Análise da influência do ruído na obtenção de atratores e parâmetros determinísticos da teoria do caos aplicada em uma seção de riser de um leito fluidizado circulante. Faculdade de Engenharia Química, UNICAMP, Campinas-SP, 2013.
  • [22]
  • [23] RUELLE, D.; TAKENS, F. “On the nature of turbulence”, Commum. Math. Physics, v. 30, pp. 167-192, 1971.
  • [24]
  • [25] SASIC, S.; LECKNER, B.; JOHNSSON, F. “Characterization of fluid dynamics of fluidized beds by analysis of pressure fluctuations”, Progress in Energy and Combustion Science, 33, p. 453–496, 2007.
  • [26]
  • [27] SAVI, M. A. “Dinâmica não linear e caos”. Universidade Federal do Rio de Janeiro - COPPE, Engenharia Mecânica: [s.n.], 2004.
  • [28]
  • [29] STRINGER, J. “Is a fluidized bed a chaotic dynamic system”, Proceedings of the 10th International Conference on Fluidized Bed Combustion, San Francisco, CA, v.1, pp. 265-272, 1989.
  • [30]
  • [31] SUGIHARA, G., MAY, R. M.. Nonlinear forecasting as a way of distinguishing chaos from measurement error in time-series. Nature 344, 734 - 741. 1990.
  • [32]
  • [33] TRNKA, O.; VESELÝ, V.; HARTMAN, M.; BERAN, Z. “Identification of the state of a fluidized bed by pressure fluctuation”, AIChE Journal, 46, p. 509, 2000.
  • [34]
  • [35] VAN DEN BLEEK, C. M.; SCHOUTEN, J. C. “Can Deterministic chaos create order in fluidized-bed scale-up?”, Chemical Egineering Science, Vol. 48, No. 13, pp. 2367-2373, 1993.a.
  • [36]
  • [37] VAN DEN BLEEK, C. M.; SCHOUTEN, J. C. “Deterministic chaos: a new tool in fluidized bed design and operation”, Chemical Engineering Journal, v. 53, pp. 75-87, 1993.b.
  • [38]
  • [39] YU, H-L.; LIN, Y-C.; SIVAKUMAR, B.; KUO, Y-M. A study of the temporal dynamics of ambient particulate matter using stochastic and chaotic techniques. Atmospheric Environment 69, 37-45, 2013.
Como citar:

PRIETO, WESLEY HELENO; CREMASCO, MACO AURÉLIO; "EMPREGO DA ANÁLISE DE CAOS NA CARACTERIZAÇÃO DE REGIMES FLUIDIZADOS PARA PARTÍCULAS DO GRUPO A DA CLASSIFICAÇÃO GELDART", p-17-26. In: In Anais do XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados - ENEMP 2015 [=Blucher Engineering Proceedings]. São Paulo: Blucher, 2015. . São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/ENEMP2015-CD-387

últimos 30 dias

130
downloads

316
visualizações

727
indexações