Estudo das propriedades de escoamento de biomassa para aplicação em alimentadores mecânicos
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Tipo de produção
Dissertação
Data
2024
Autores
Palma, Marcela Sales
Orientador
Condotta, R.
Periódico
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Citação
PALMA, Marcela Sales. Estudo das propriedades de escoamento de biomassa para aplicação em alimentadores mecânicos. 2024. 151 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro Universitário FEI, São Bernardo do Campo, 2024. Disponível em: Texto na íntegra.
Texto completo (DOI)
Palavras-chave
Biomassa,Fluidez,Densificação
Resumo
Este trabalho analisou as propriedades físicas e comportamentais de biomassa, como pinus, eucalipto e cedro, tanto individualmente quanto misturadas. O objetivo foi identificar padrões que possam auxíliar no desempenho de processos que empregam fontes de biomassa, como gaseificação e combustão para geração de energia. Este estudo focou nas propriedades de fluxo de amostras de madeira, com diferentes granulometrias. Os resultados indicaram que a composição e formato das partículas desempenham papéis cruciais na fluidez, coesão e compactação da biomassa. Misturas específicas apresentaram melhorias ou desafios em relação às propriedades individuais. A avaliação da coesão mostrou-se necessário para garantir um fluxo eficiente por gravidade nos funis de alimentação e uma fluidização adequada nos reatores. A diversidade em tamanho e formato das amostras de biomassa utilizadas gerou desafios na alimentação mecânica de processos de conversão de energia. Biomassa compostas por fibras alongadas demandaram mais energia para o seu transporte e foram mais propensas ao intertravamento mecânico. Materiais uniformes em tamanho foram facilmente fluidizados, mas apresentaram maiores perda de carga e coesão. Soluções eficazes incluíram o estudo de biomassa processadas, como o Eucalipto peletizado, e materiais com tamanho de partícula intermediária. Conclui-se que a utilização de biomassa com tamanho de partícula intermediária pode ser mais viável para alimentação, especialmente em sistemas que demandam eficiência na manipulação de biomassa heterogênea em tamanho e fibrosa. Além disso, o comportamento de misturas binárias foi estudado a partir de biomassas puras, visando melhorar as condições de fluxo da biomassa problemática (Eucalipto 10 mesh) em alimentadores mecânicos. Através dos testes realizados, identificou-se uma condição para a utilização de biomassa sem causar problemas no transporte em roscas transportadoras, estabelecida por uma massa específica aparente superior a 0,200 g/cm³ e um índice de compressibilidade inferior a 30,0%. Os resultados observados na mistura de Eucalipto 10 mesh com Pinus Bruta na proporção de 50/50 (%m), demonstraram estabilidade de fluxo de energia do BFE, sendo uma solução para o emprego da biomassa pura de Eucalipto moído a 10 mesh, já que seu escoamento quando puro é problemático
This research analyzed the physical and behavioral properties of biomass, such as pine, eucalyptus, and cedar, both individually and in mixtures. The objective was to identify patterns that could aid in the performance of processes employing biomass sources, such as gasification and combustion, for energy generation. This study focused on the flow properties of wood samples with different particle sizes. The results indicated that the composition and shape of the particles play crucial roles in the fluidity, cohesion, and compaction of the biomass. Specific mixtures presented improvements or challenges relative to individual properties. Evaluating cohesion was necessary to ensure efficient gravity flow in feed hoppers and proper fluidization in reactors. The diversity in size and shape of the biomass samples used generated challenges in the mechanical feeding of energy conversion processes. Biomass composed of elongated fibers required more energy for transport and was more prone to mechanical interlocking. Uniform-sized materials were easily fluidized but showed higher pressure drop and cohesion. Effective solutions included the study of processed biomass, such as pelleted eucalyptus, and materials with intermediate particle sizes. It was concluded that the use of biomass with intermediate particle sizes might be more feasible for feeding, especially in systems that demand efficiency in handling heterogeneous and fibrous biomass. Additionally, the behavior of binary mixtures was studied using pure biomass to improve the flow conditions of problematic biomass (Eucalyptus 10 mesh) in mechanical feeders. Through the tests performed, a condition for using biomass without causing problems in screw conveyors was identified, established by an apparent specific mass greater than = 0.200 g/cm³ and a compressibility index less than = 30.0%. The results observed in the mixture of Eucalyptus 10 mesh with Coarse Pine in a 50/50 ratio (%m) ratio demonstrated stability of BFE energy flow, providing a solution for the use of pure eucalyptus ground to 10 mesh, as its pure flow is problematic
This research analyzed the physical and behavioral properties of biomass, such as pine, eucalyptus, and cedar, both individually and in mixtures. The objective was to identify patterns that could aid in the performance of processes employing biomass sources, such as gasification and combustion, for energy generation. This study focused on the flow properties of wood samples with different particle sizes. The results indicated that the composition and shape of the particles play crucial roles in the fluidity, cohesion, and compaction of the biomass. Specific mixtures presented improvements or challenges relative to individual properties. Evaluating cohesion was necessary to ensure efficient gravity flow in feed hoppers and proper fluidization in reactors. The diversity in size and shape of the biomass samples used generated challenges in the mechanical feeding of energy conversion processes. Biomass composed of elongated fibers required more energy for transport and was more prone to mechanical interlocking. Uniform-sized materials were easily fluidized but showed higher pressure drop and cohesion. Effective solutions included the study of processed biomass, such as pelleted eucalyptus, and materials with intermediate particle sizes. It was concluded that the use of biomass with intermediate particle sizes might be more feasible for feeding, especially in systems that demand efficiency in handling heterogeneous and fibrous biomass. Additionally, the behavior of binary mixtures was studied using pure biomass to improve the flow conditions of problematic biomass (Eucalyptus 10 mesh) in mechanical feeders. Through the tests performed, a condition for using biomass without causing problems in screw conveyors was identified, established by an apparent specific mass greater than = 0.200 g/cm³ and a compressibility index less than = 30.0%. The results observed in the mixture of Eucalyptus 10 mesh with Coarse Pine in a 50/50 ratio (%m) ratio demonstrated stability of BFE energy flow, providing a solution for the use of pure eucalyptus ground to 10 mesh, as its pure flow is problematic