Estudo da modelagem matemática da dinâmica das partículas de biomassa em um combustor de leito fluidizado

Abstract

A combustão é considerada uma das principais fontes de energia, sendo predominante a queima de combustíveis fósseis. Nesse contexto, a biomassa tem ganhado relevância como fonte alternativa de energia, em função da sua abundância, alto valor energético e versatilidade. Consequentemente, as tecnologias que comportam processos de conversão termoquímica tem atraído interesse, como os reatores de leito fluidizado. Esses reatores são conhecidos por atingir eficiência superior nos processos de combustão, pela sua flexibilidade para operar com diferentes tipos de combustíveis sólidos e por auxiliar no controle das emissões de poluentes. O presente trabalho tem como interesse o estudo da modelagem matemática da dinâmica das partículas de biomassa no processo de combustão em reatores de leito fluidizado. Para tal estudou-se os conceitos fundamentais relacionados à dinâmica das partículas de biomassa no processo de combustão, e as características dos combustores de leito fluidizado. Analisou-se os modelos que retratam a dinâmica das partículas de biomassa em um combustor de leito fluidizado borbulhante, e um modelo matemático bidimensional foi utilizado para a implementação de métodos numéricos para estudar a dinâmica das partículas de biomassa. O método de Runge-Kutta de segunda ordem foi utilizado para a verificação numérica e o acoplamento entre as fases (em um único sentido) foi feito por meio da interpolação usando uma aproximação do delta de Dirac. A verificação numérica da metodologia aplicada ao modelo matemático utilizado foi bem sucedida, apresentando a ordem de convergência esperada.