Numerical gas-solid flow analysis of ring-baffled risers

Rossbach, Vivien; Utzig, Jonathan; Decker, Rodrigo Koerich; Noriler, Dirceu; Meier, Henry França

doi:10.1016/j.powtec.2016.04.044

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“…Para simular o escoamento gás-sólido com e sem ondas acústicas, foi utilizado o modelo eulerianoeuleriano gás-sólido. A turbulência da fase gasosa foi modelada utilizando o modelo kepsilon, as propriedades da fase sólida foram descritas através da teoria cinética do escoamento granular (KTGF) e o arraste foi representado pelo modelo de Gidaspow, conforme descrito em Rossbach et al [11]. A correnteza acústica produzida foi representada pelo modelo proposto por Sajjadi et al [9] (Eq.…”

Section: Metodologia E Modelagem Matemáticaunclassified

“…O perfil core-annulus, típico do escoamento gás-sólido ascendente em risers de CFB, caracteriza-se pela concentração de partículas nas paredes e a formação de uma região diluída no centro do duto, dificultando o contato da fase sólida com a fase gasosa. Diferentes alternativas foram propostas para melhorar a dispersão de partículas, como o uso de defletores aerodinâmicos na região de entrada de sólidos no riser [3,4]. Considerando a existência de forças radiais que levam as partículas a se concentrarem na parede do duto [5], o uso de ondas acústicas pode ser uma alternativa viável para melhorar a dispersão de partículas na seção transversal do riser.…”

Section: Introductionunclassified

“…Considerando a existência de forças radiais que levam as partículas a se concentrarem na parede do duto [5], o uso de ondas acústicas pode ser uma alternativa viável para melhorar a dispersão de partículas na seção transversal do riser. Como a velocidade radial do escoamento é muito menor que a velocidade axial [3], não é necessária uma força acústica tão grande para vencer as forças radiais como a que seria necessária para vencer forças axiais, que contam com a ação da gravidade. No entanto, é necessário utilizar ondas de ultrassom, cuja frequência é suficiente para capturar partículas na ordem de micrometros que são utilizadas nas aplicações de CFB.…”

Section: Introductionunclassified

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Efeito Do Ultrassom Sobre O Escoamento Gás-Sólido Na Região De Entrada De Um Riser De CFB

Rossbach¹,

Utzig²,

Padoin³

et al. 2020

Anais Do SIMPROC

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O perfil "core-annulus" encontrado em risers de leitos fluidizados circulantes dificulta o contato da fase sólida com a fase gasosa. O uso de ondas acústicas com frequência de 40 kHz pode produzir forças radiais na direção contrária daquelas que fazem com que as partículas sólidas se concentrarem na parede e melhorar a sua dispersão ao longo da seção transversal do riser. Neste estudo foram analisados dois conjuntos com 20 transdutores de ultrassom, dispostos em 4 fileiras, variando o nível de pressão sonora (SPL), a posição axial do conjunto e o diâmetro dos transdutores. Os transdutores foram posicionados acima da entrada lateral de sólidos do riser. Os resultados das simulações com modelo euleriano mostram que nos dois casos o perfil "core-annulus" é suavizado e a dispersão de sólidos melhora ao longo da seção transversal do riser. A perda de pressão é reduzida devido à adição de energia acústica ao escoamento. Palavras-chave: Leito fluidizado circulante (CFB). Correnteza acústica. Coeficiente de dispersão.

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Section: Metodologia E Modelagem Matemáticaunclassified

Section: Introductionunclassified

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Efeito Do Ultrassom Sobre O Escoamento Gás-Sólido Na Região De Entrada De Um Riser De CFB

Rossbach¹,

Utzig²,

Padoin³

et al. 2020

Anais Do SIMPROC

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“…He found that this decrease in the erosion rate is attributed to the cushioning effect promoted by inter-particle collisions. In order to improve the gas-solid flow in a lab-scale Circulating Fluidized Bed (CFB), riser Rossbach [9] used airfoil-shaped ring-type internals in a Computational Fluid Dynamics (CFD)-based design of experiments in which there are four variables considered: ring thickness, number of rings, spacing between rings and the insertion of a bottom ring. In this study, numerical simulations were performed with K-epsilon Turbulence Model and the Gidaspow Drag Model.…”

Section: Introductionmentioning

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Detection of Gas-Solid Two-Phase Flow Based on CFD and Capacitance Method

et al. 2018

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Multiphase flow in annular channels is complex, particularly in the region where the flow direction abruptly changes between the inner pipe and the outer pipe, as the cases in horizontal drilling and pneumatic conveying. Simplified models and experience are still the main sources of information. First, to understand the process more deeply, Computational Fluid Dynamics (CFD) package Fluent is used to simulate the gas-solid flow in the horizontal and the inclined section of an annular pipe. Discrete Phase Model (DPM) is adopted to calculate the trajectories of solid particles of different sizes at different air velocities. Also, the Two-Fluid model is used to simulate the sand flow in the inclined section for the case of air flow stoppage, for which an experiment is also conducted to verify the CFD simulation. Simulation results reveal the behaviour of the solid particles showing the dispersed spatial distribution of small particles near the entrance. On the other hand, larger particles manifest a distinct sedimented flow pattern along the bottom of the pipe. The density distribution of the particles over a pipe cross section is demonstrated at a variety of air velocities. The results also show that the large airspeed tends to generate swirls near the outlet of the inner pipe. In addition, Electrical Capacitance Tomography (ECT) technology is used to reconstruct the spatial distribution of particles, and the cross-correlation algorithm to detect velocity. Both the distribution and the velocity measurement by electric sensors agree reasonably well with the CFD predictions. The details revealed by CFD simulation and the mutual-verification between CFD simulation and the ECT method of this study could be valuable for the industry in drilling process control and equipment development.

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“…Diversas alternativas vêm sendo estudadas para redirecionar as partículas sólidas das paredes para o centro do riser e, assim, homogeneizar a distribuição destas na região de entrada. Uma alternativa viável é o uso de anéis defletores (Rossbach et al, 2016).O uso de ondas acústicas é uma nova alternativa a ser estudada para a homogeneização da distribuição de partículas. Diversas abordagens, como a radiação acústica, a acustoforese e a correnteza acústica (Andrade et al, 2014) podem ser utilizadas para modelar matematicamente a emissão de ondas acústicas sobre um escoamento.…”

Section: Introductionunclassified

Influência Da Correnteza Acústica Sobre a Dispersão De Partículas Em Um Riser De CFB

Rossbach¹,

Padoin²,

Utzig³

et al. 2018

Blucher Chemical Engineering Proceedings

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RESUMO -Diversas aplicações industriais de leitos fluidizados circulantes necessitam de um bom contato entre a fase gasosa e as partículas sólidas, o que é dificultado pelo perfil de escoamento core-anular. A aplicação de ondas acústicas sobre o escoamento pode melhorar a dispersão de partículas e melhorar o contato entre fases. O objetivo deste estudo é verificar se a aplicação de ondas acústicas na direção radial em um riser de CFB melhora a distribuição de partículas na direção radial através de simulações numéricas. A correnteza acústica no duto foi comparada para o escoamento monofásico em meio estagnado e com velocidade do ar de 5,6 m/s, permitindo a diferenciação dos efeitos da convecção natural e forçada em conjunto com a correnteza acústica. A comparação da dispersão de partículas antes e após a aplicação de ondas acústicas no escoamento gás-sólido mostrou uma melhora na distribuição de partículas nas direções radial e axial do escoamento.

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Numerical gas-solid flow analysis of ring-baffled risers

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Efeito Do Ultrassom Sobre O Escoamento Gás-Sólido Na Região De Entrada De Um Riser De CFB

Efeito Do Ultrassom Sobre O Escoamento Gás-Sólido Na Região De Entrada De Um Riser De CFB

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Influência Da Correnteza Acústica Sobre a Dispersão De Partículas Em Um Riser De CFB

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