{"id":105848,"date":"2018-03-11T10:29:33","date_gmt":"2018-03-11T10:29:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/sin-categoria\/motion-of-objects-immersed-in-a-bubbling-fluidized-bed\/"},"modified":"2018-03-11T10:29:33","modified_gmt":"2018-03-11T10:29:33","slug":"motion-of-objects-immersed-in-a-bubbling-fluidized-bed","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.deberes.net\/tesis\/ingenieria-y-tecnologia-quimicas\/motion-of-objects-immersed-in-a-bubbling-fluidized-bed\/","title":{"rendered":"Motion of objects immersed in a bubbling fluidized bed"},"content":{"rendered":"

Tesis doctoral de Antonio Soria Verdugo <\/strong><\/h2>\n

Los lechos fluidos se emplean en la industria por sus excelentes propiedades para el transporte de calor y masa y por su capacidad para albergar y promover en su interior reacciones qu\u00edmicas. En el interior de un lecho fluido pueden desarrollarse procesos como el secado de un material granulado, intercambios de calor con una superficie o un tubo, la conversi\u00f3n t\u00e9rmica de combustibles s\u00f3lidos o el recubrimiento de part\u00edculas. Muchas de estas aplicaciones requieren del movimiento de objetos en el interior del lecho. Part\u00edculas de combustible, catalizadores y aglomerados son ejemplos t\u00edpicos de part\u00edculas que se pueden encontrar en los lechos fluidos. La caracterizaci\u00f3n del movimiento de dichos objetos es necesaria para un adecuado funcionamiento y para evitar problemas como por ejemplo la existencia de puntos calientes o fr\u00edos en un reactor o la aparici\u00f3n de zonas defluidizadas debido a la aparici\u00f3n de aglomerados. el presente trabajo recoge un estudio experimental, empleando t\u00e9cnicas de an\u00e1lisis digital de imagen, del movimiento de objetos grandes (mayores que el material del lecho) inmersos en un lecho fluido burbujeante. Los experimentos se llevaron a cabo en dos instalaciones, un lecho bidimensional y otro tridimensional y de escala de laboratorio. Se analizaron diferentes objetos, variando su densidad y tama\u00f1o. las caracter\u00edsticas fundamentales del movimiento de los objetos se estudiaron sobre el lecho bidimensional. Siguiendo la trayectoria del objeto, se observaron y caracterizaron los caminos preferentes y la homogeneidad en la distribuci\u00f3n. Posteriormente se estudiaron en detalle los ciclos descritos por el objeto en su camino desde y hacia la superficie del lecho. Cada ciclo se compone de procesos de descenso y procesos de ascenso, observ\u00e1ndose en muchos casos una serie de movimientos de ascenso y descenso intercalados a lo largo de la trayectoria. A partir de esta evidencia experimental y considerando cada ciclo independiente de la historia previa, se desarroll\u00f3 una modelizaci\u00f3n de los ciclos a partir de cuatro par\u00e1metros fundamentales: las velocidades medias de ascenso y descenso del objeto, la m\u00e1xima profundidad alcanzada a lo largo del ciclo y el n\u00famero de movimientos ascendentes independientes (n\u00famero de saltos) que tienen lugar en el ciclo. Se estudiaron las velocidades de ascenso y descenso y se estableci\u00f3 una metodolog\u00eda de c\u00e1lculo para los promedios, ante la existencia de cambios bruscos de tendencia y movimientos vibratorios que dificultan la tarea de separaci\u00f3n de los procesos. El proceso de ascenso del objeto est\u00e1 vinculado al paso de burbujas. Se cuantific\u00f3 la probabilidad de ascender hasta la superficie mediante la acci\u00f3n de una sola burbuja (un s\u00f3lo salto) y en funci\u00f3n de ella la existencia e importancia relativa de caminos de subida con m\u00faltiples saltos, fruto de la acci\u00f3n de una serie de burbujas y separados por periodos de descenso. Finalmente se defini\u00f3 un sencillo modelo semi-emp\u00edrico para caracterizar el movimiento c\u00edclico del objeto, basado en los cuatro par\u00e1metros fundamentales, el n\u00famero de saltos durante el ciclo, la m\u00e1xima profundidad alcanzada y las velocidades medias de ascenso y descenso. Estos dos \u00faltimos par\u00e1metros se relacionaron con correlaciones habituales para la velocidad media de la fase densa y de las burbujas y los dos primeros se modelaron, tanto en cuanto a su relaci\u00f3n con el tiempo de circulaci\u00f3n del objeto como en sus respectivas distribuciones de probabilidad. este procedimiento se utiliz\u00f3 inicialmente para caracterizar el movimiento de un objeto cil\u00edndrico grande y de densidad similar a la del lecho y posteriormente se vari\u00f3 su tama\u00f1o y densidad para estudiar el efecto de las fuerzas de flotabilidad, teniendo tambi\u00e9n en cuenta el efecto de la velocidad del gas. Los resultados muestran que el modelo semi-emp\u00edrico cuenta con validez general dentro del rango de variaci\u00f3n de los experimentos. Esto incluye variaciones de la densidad desde ligeramente superiores a la del lecho a valores inferiores a la mitad, cambio de tama\u00f1o en el entorno del orden de magnitud e incluso para cambios de altura del lecho y de la distribuci\u00f3n de tama\u00f1os del material que forma el lecho. La distribuci\u00f3n de probabilidades para el n\u00famero de saltos sigue una proporci\u00f3n geom\u00e9trica. En funci\u00f3n de ello se obtiene un valor de 45% para la probabilidad media de que una burbuja que mueva al objeto acabe deposit\u00e1ndolo en la superficie del lecho y supone un 55% de probabilidades de que el ciclo conlleve un nuevo salto. Este valor medio se mantiene constante para todos los experimentos. Tambi\u00e9n se obtiene un perfil parab\u00f3lico para la distribuci\u00f3n de profundidades, que se explica en funci\u00f3n de los caminos preferentes de objetos y burbujas. En todos los procesos se observa un efecto despreciable de las fuerzas de flotabilidad en el ascenso de objetos y coherente con dichas fuerzas en los caminos de bajada. por \u00faltimo, en una tercera parte se estudi\u00f3 una aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica del movimiento de objetos, utilizando un lecho 3-d de escala de laboratorio. En este lecho se midieron los tiempos de circulaci\u00f3n de los objetos mediante la adquisici\u00f3n de im\u00e1genes de la superficie del lecho. En el estudio se compararon las distribuciones de tiempos de recirculaci\u00f3n para un lecho est\u00e1ndar y para otro en el que se introduce un actuador para modificar y mejorar las caracter\u00edsticas de funcionamiento del lecho. El actuador empleado consiste en la rotaci\u00f3n a baja frecuencia del distribuidor. Los resultados muestran la mejora de la circulaci\u00f3n de objetos en todo el rango de medida. El aspecto fundamental consiste en que en un lecho est\u00e1ndar con distribuidor de placa perforada, el objeto acaba por desaparecer, quedando inm\u00f3vil en los huecos entre agujeros de la placa distribuidora. Por otro lado aumenta la incidencia de periodos de circulaci\u00f3n muy largos a causa del paso del objeto por la zona. Estos efectos no existen (desaparici\u00f3n del objeto) o se minimizan (periodos largos) con el distribuidor rotatorio, lo que permite aumentar el rango de acci\u00f3n del lecho o recuperar objetos mediante la aplicaci\u00f3n del actuador. Este trabajo incluye asimismo el estudio de la evoluci\u00f3n de las distribuciones de probabilidad de los tiempos de circulaci\u00f3n en funci\u00f3n del tama\u00f1o del lecho, de la velocidad del gas y de la densidad y tama\u00f1o del objeto.<\/p>\n

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Datos acad\u00e9micos de la tesis doctoral \u00abMotion of objects immersed in a bubbling fluidized bed<\/strong>\u00ab<\/h3>\n
    \n
  • T\u00edtulo de la tesis:<\/strong>\u00a0 Motion of objects immersed in a bubbling fluidized bed <\/li>\n
  • Autor:<\/strong>\u00a0 Antonio Soria Verdugo <\/li>\n
  • Universidad:<\/strong>\u00a0 Carlos III de Madrid<\/li>\n
  • Fecha de lectura de la tesis:<\/strong>\u00a0 17\/12\/2010<\/li>\n<\/ul>\n

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    Direcci\u00f3n y tribunal<\/h3>\n
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    • Director de la tesis<\/strong>\n
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      • rivas Hernando Ruiz<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n
      • Tribunal<\/strong>\n
          \n
        • Presidente del tribunal: bo Leckner <\/li>\n
        • Jes\u00fas Arauzo p\u00e9rez (vocal)<\/li>\n
        • Jes\u00fas Guardiola soler (vocal)<\/li>\n
        • Jos\u00e9 Antonio Almendros iba\u00f1ez (vocal)<\/li>\n<\/ul>\n<\/li>\n<\/ul>\n

           <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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