Conversão Termoquímica em Leito Fixo: Características, Modelagem e Implementação do Solver biomassgasificationFoam
Nome: CAIO GUIMARÃES MAIOLI
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 30/09/2016
Orientador:
Nome |
Papel |
|---|---|
| MARCIO FERREIRA MARTINS | Orientador |
Banca:
| Nome |
Papel |
|---|---|
| HENRIQUE MASSARD DA FONSECA | Examinador Externo |
| MARCIO FERREIRA MARTINS | Orientador |
Resumo: Os processos de conversão termoquímica são meios para converter os sólidos em portadores
de energia mais convenientes (carvão), ou transformá-los em combustíveis líquidos e gasosos,
ou ainda em calor ou outros produtos diversos. Muitos estudos vêm sendo realizados com
o objetivo de tornar os processos termoquímicos mais eficientes e economicamente viáveis.
A aplicação dos modelos de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) ajuda a otimizar
o projeto e a operação dos reatores termoquímicos, como os de leito fixo. Os softwares de
CFD gratuitos oferecem uma ferramenta econômica para a realização desses estudos. Um
desses softwares que vem ganhando destaque é o OpenFOAM. Foi publicado recentemente
um solver para o OpenFOAM chamado biomassGasificationFoam, para a simulação
da gaseificação de biomassa em leito fixo. Neste trabalho foi feita uma avaliação do
solver biomassGasificationFoam e das bibliotecas auxiliares que o acompanham, para
generalizar a sua aplicabilidade em diversos processos de conversão termoquímica de sólidos
em leito fixo. Seus modelos de transporte de calor e massa em um meio poroso reativo
foram verificados e validados com testes propostos, equações analíticas e experimentos.
Detalhes do código foram alterados e melhorias foram implementadas. Identificou-se uma
superestimação do processo de difusão das espécies gasosas, causada por uma hipótese
adotada na equação de conservação dessas espécies. O modelo cinético se mostrou adequado
para processos de decomposição térmica do sólido onde a ordem da reação é unitária.
Porém, esse modelo não se mostrou tão adequado para reações homogêneas do sólido
onde a ordem da reação é diferente de um e para reações heterogêneas. No conjunto, o
biomassGasificationFoam apresenta um potencial interessante, uma ferramenta útil para
a simulação de diversos processos de conversão termoquímica de sólidos em leito fixo. Por
fim, foram fornecidas informações sobre o software OpenFOAM e, principalmente, sobre
o biomassGasificationFoam, com o intuito de servir como documentação para auxiliar
futuros usuários interessados no seu uso.
