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Estudo experimental e numérico de um alimentador Venturi aplicado ao transporte pneumático de sólidos
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Resumo
O alimentador Venturi tem seu funcionamento baseado no efeito Venturi, que consiste na sucção de sólidos, causada pela diferença de pressão entre ambiente externo e o interior do equipamento. Tendo em vista a importância deste dispositivo para a indústria, faz-se necessário compreender o comportamento do escoamento gás-sólido no seu interior. O estudo experimental de diferentes configurações geométricas e vazões mássicas, geralmente requer muito recurso financeiro e não apresenta alto nível de detalhamento. Diante disso, técnicas numéricas, tais como, a dinâmica dos fluidos computacional, conhecida como CFD (Computational Fluid Dynamics) têm sido amplamente utilizadas a fim de prever melhores condições de operação e configurações geométricas ótimas para o melhor escoamento sólido-gás no seu interior. Sendo assim, este trabalho teve por objetivo a avaliação do ângulo de divergência em um alimentador Venturi utilizando as ferramentas CFD. O fluxo de escoamento do ar e os campos de velocidade foram determinados pelo pacote comercial Ansys CFX®. Nas simulações foi considerado uma distribuição uniforme da velocidade do gás na alimentação e ausência de sólidos particulados. Na seção de alimentação das partículas foi definido uma velocidade de entrada de 0.0055346 m/s. Os resultados mostraram que os perfis de velocidade da fase gasosa, simulados e experimentais, tiveram boa concordância entre eles, validando a técnica computacional aplicada. Fluxo reverso foi observado na metade superior do tubo à jusante do Venturi. Ao avaliar a influência do ângulo no canal divergente, foi possível inferir que ao aumentar o ângulo de divergência o refluxo de partículas no alimentador diminuía. Para que este refluxo de ar deixasse de existir seria necessário um comprimento muito grande para o canal. Nesse contexto, o uso da CFD se mostrou útil para compreender o escoamento no interior do alimentador Venturi à vários ângulos de divergência, garantindo assim uma melhora na operação do mesmo.
Abstract
The Venturi feeder has its function based on the Venturi effect, which consists of the suction of solids,
caused by the pressure difference between the external environment and the interior of the equipment.
In view of the importance of this device for the industry, it is necessary to understand the behavior of
the gas-solid flow inside it. The experimental study of different geometric configurations and mass
flows, generally requires a lot of financial resources and does not present a high level of detail.
Therefore, numerical techniques, such as computational fluid dynamics, known as CFD
(Computational Fluid Dynamics), have been widely used in order to predict better operating conditions
and optimum geometric configurations for the best solid-gas flow inside. Therefore, this work aimed
to evaluate the angle of divergence in a Venturi feeder using the CFD tools. Air flow and velocity fields
were determined by the commercial package Ansys CFX®. In the simulations, a uniform distribution
of the gas velocity in the feed and absence of particulate solids was considered. In the particle feed
section, an input speed of 0.0055346 m / s was defined. The results showed that the velocity profiles
of the gas phase, simulated and experimental, had good agreement between them, validating the
computational technique applied. Reverse flow was observed in the upper half of the tube downstream
from the Venturi. When evaluating the influence of the angle in the divergent channel, it was possible
to infer that by increasing the angle of divergence, the reflux of particles in the feeder decreased. For
this air reflux to cease to exist, a very long channel length would be necessary. In this context, the use
of CFD proved to be useful to understand the flow inside the Venturi feeder at various angles of
divergence, thus ensuring an improvement in its operation.
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SILVEIRA, P. G. et al. Estudo experimental e numérico de um alimentador Venturi aplicado ao transporte pneumático de sólidos. Brazilian Journal of Development, Curitiba, v. 6, n. 11, p. 88006-88021, nov. 2020. DOI: 10.34117/bjdv6n11-285.
