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MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA PIRÓLISE DE BIOMASSA EM REATOR DE LEITO FLUIDIZADO

A pirólise vem se destacando na produção de biogás, bio-óleo e biocarvão. Portanto, é de fundamental importância possuir modelos matemáticos capazes de representar seus fenômenos, de modo a possibilitar a otimização dos processos. Neste contexto, o presente estudo teve como objetivo simular o comportamento da pirólise em um reator de leito fluidizado. Para tanto, empregou-se uma abordagem Euleriana-Lagrangeana em fluidodinâmica computacional (CFD) para descrever o comportamento e a interação das fases. Resolveu-se as equações de massa, quantidade de movimento, energia e espécie química acoplada com o modelo de partícula DPM. Adotou-se um modelo multicomponente e multiestágio para descrever a cinética da pirólise em dois tipos diferentes de biomassa. Os resultados numéricos obtidos mostraram uma discrepância de 3,4% no estudo da reação de pirólise para a celulose pura e 1,66% para o bagaço de cana-de-açúcar, quando comparado com os dados experimentais relatados na literatura. Portanto, conclui-se que o modelo proposto conseguiu representar de forma satisfatória o comportamento da pirólise de mais de um tipo de biomassa, o que nos permite realizar estudos de otimização nos parâmetros operacionais e geométricos em reatores.
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MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA PIRÓLISE DE BIOMASSA EM REATOR DE LEITO FLUIDIZADO

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.2642418079

  • Palavras-chave: CFD, Cana-de-açúcar, Celulose, OpenFoam

  • Keywords: CFD, Sugarcane, Cellulose, OpenFoam

  • Abstract: Pyrolysis has been gaining prominence in the production of biogas, bio-oil, and biochar. Therefore, it is of fundamental importance to possess mathematical models capable of representing its phenomena, to enable process optimization. In this context, the present study aimed to simulate the behavior of pyrolysis in a fluidized bed reactor. To do so, an Eulerian-Lagrangian approach in computational fluid dynamics (CFD) was employed to describe the behavior and interaction of the phases. The equations of mass, momentum, energy, and chemical species coupled with the DPM particle model were solved. A multicomponent and multi-stage model was adopted to describe the kinetics of pyrolysis in two different types of biomasses. The numerical results obtained showed a discrepancy of 3.4% in the study of pyrolysis reaction for pure cellulose and 1.66% for sugarcane bagasse when compared to experimental data reported in the literature. Therefore, it is concluded that the proposed model was able to satisfactorily represent the behavior of pyrolysis of more than one type of biomass, allowing for optimization studies in operational and geometric parameters in reactors.

  • ALYSSON DANTAS FERREIRA
  • Suzana Dantas Ferreira
  • Severino Rodrigues de Farias Neto
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