Validação de modelos matemáticos para descrever a fluidodinâmica de um riser a frio utilizando atenuação Gama

Abstract

O comportamento fluidodinâmico do riser de um modelo a frio tipo FCC foi investigado por meio das medidas da distribuição da concentração do catalisador com atenuação gama e simulação com modelo matemático. No riser do modelo a frio, MEF, com 0,032 m de diâmetro 2,3 m de comprimento circula o leito fluidizado cujos componentes são ar e catalisador de FCC. A unidade MEF opera com controle automático e instrumentos de medidas das variáveis fluidodinâmicas. A distribuição axial da concentração do catalisador foi medida utilizando-se uma fonte de Am-241 e detector de NaI(Tl) associado a multicanal com software de aquisição e avaliação de dados. O MEF foi adaptado para a validação de modelo fluidodinâmico que descreve o escoamento no riser, como por exemplo, a introdução de injetor para controle do fluxo de sólidos em circulação. Modelos matemáticos foram selecionados na literatura, analisados e testados para simular a fluidodinâmica do riser. Foi estudada e implementada uma metodologia para validar modelos fluidodinâmicos. As etapas do trabalhos foram desenvolvidas de acordo com a metodologia de validação, como planejamento de dados experimentais, estudo das equações que descrevem a fluidodinâmica, aplicação de solvers computacionais e avaliação da simulação em comparação com os dados experimentais. Corridas foram realizadas com as condições do MEF definidas para medir a concentração do catalisador e sendo medidas simultaneamente as variáveis fluidodinâmicas, velocidade dos componentes e variação da pressão no riser. Em seguida foram comparados valores simulados e valores experimentais, com o tratamento estatístico dos dados, visando a precisão requerida para validar o modelo fluidodinâmico. Os testes de comparação entre dados experimentais e simulados foram realizados sob os critérios de validação. O comportamento fluidodinâmico do riser foi analisado, os resultados e a concordância com a literatura foram discutidos. O modelo adotado foi validado nas condições de operação do riser do MEF, para uma faixa de vazão do gás de 3 a 6 m/s e o valor da razão de escorregamento entre 1 e 2