RT Dissertation/Thesis
T1 Fundamental studies of vibrated fluidized beds
A1 Cano Pleite, Eduardo
AB La fluidización es un proceso ampliamente utilizado en las industrias química, energéticay de tratamiento de materiales debido a su buen rendimiento en el mezclado de sólidos y asu buena eficiencia de contacto, tanto sólido-sólido como gas-sólido. Entre las operacionesque hacen uso de lechos fluidizados se encuentran, por ejemplo, el craqueo catalítico(FCC), gasificación, combustión de combustibles sólidos, síntesis de Fischer-Tropsch,secado, granulación y recubrimiento de partículas. Sin embargo, la facilidad con la quelas partículas fluidizan puede verse afectada por diversos factores. Por ejemplo, laspartículas finas tienden a aglomerarse, lo que puede llegar a defluidizar el lecho o aformar caminos preferentes de gas en el mismo. Se han empleado múltiples estrategiaspara eliminar la aglomeración y mejorar la homogeneidad de fluidización. Entre estasestrategias se encuentra la vibración de un lecho fluidizado convencional, la cual es unatecnología prometedora consistente en la introducción de energía cinética en el sistemamediante la vibración mecánica de la vasija del lecho. Esta vibración proporciona laenergía necesaria para romper los enlaces entre partículas, prevenir su aglomeración yevitar la canalización del gas en el lecho.A pesar de sus ventajas, la vibración introduce complejidades en la dinámica del lechoque están aún lejos de ser plenamente comprendidas. El conocimiento de estos fenómenosfísicos complejos derivados de la vibración de un lecho fluidizado podría ser utilizado parala mejora del diseño y control de los lechos fluidizados vibrantes existentes, así como paraaumentar su rango de operación en nuevas aplicaciones. Por todo lo anterior, un estudiode carácter fundamental del efecto de la vibración en el movimiento de la fase densa dellecho y de las burbujas presentes en el sistema es de suma importancia para entender ladinámica de este tipo de dispositivos. Este es el objetivo de la presente tesis doctoral,cuya estructura y resultados principales se indican en los párrafos siguientes.../... En resumen, la presente tesis doctoral revela, tanto experimentalmente como con laayuda de modelos numéricos, que (i) la compresibilidad del gas afecta a las oscilacionesde la fase densa de un lecho fluidizado vibrado, (ii) la presencia ondas de compresióny de expansión de sólidos y de gas causadas por la la vibración de la vasija domina elcomportamiento de burbujas aisladas en el lecho, (iii) estas ondas se generan en la base dellecho y viajan en dirección ascendente modificando el comportamiento medio y oscilatoriode las propiedades de las burbujas en función de la distancia al distribuidor, (iv) estoes aplicable a lechos operados en régimen burbujeante en los que existe una continuainteracción entre burbujas y (v) la vibración introduce un grado extra de libertad quepermite controlar la segregación y modificar los patrones de movimiento de las partículasen el lecho.
AB Fluidization is a process extensively used in the energy, chemical and materials processingindustries owing to the good performance in solid mixing and the high solid-solid and gassolidcontact efficiencies it provides. Among the operations making use of gas fluidizedbeds are fluid catalytic cracking (FCC), gasification, combustion of solid fuels, Fischer-Tropsch synthesis, drying, granulation and coating. However, the ease with which particlesfluidize may be affected by diverse factors. For example, fine particles tend toagglomerate, which can end up defluidizing the bed. Several strategies have been employedto eliminate agglomeration and improve the fluidization homogeneity. Amongthese strategies, vibration of a conventional fluidized bed is a promising technology consistingin introducing kinetic energy to the system by mechanical vibration of the bedvessel. Vibration provides the necessary energy to break interparticle bonds and preventagglomeration and gas channeling. Despite its advantages, vibration introducescomplexities in the dynamics of the bed that are still far from being fully understood.Knowledge of these complex physical phenomena arising from vibration of a fluidizedbed could be used to improve design and control of the existing vibrated beds and toincrease their range of operation to new applications. Therefore, a fundamental studyof the effect of vibration on the bulk motion and the bubbles rising in a fluidized bed isparamount to understand the dynamics in this kind of gas-solids systems. This is theaim of the present dissertation, whose structure and main results are described in thefollowing paragraphs ... / ... In summary, the present PhD thesis principally reveals, both experimentally and withthe aid of numerical models, that (i) gas compressibility affects the oscillations of thebed bulk in vibrated fluidized beds, (ii) the presence of compression and expansion wavesof solids and gas caused by the vibration of the bed vessel commands the behavior ofisolated bubbles in the bed, (iii) these waves are generated at the base of the bed andtravel upwards modifying the mean and the oscillatory behavior of bubble characteristicsas a function of the distance to the distributor, (iv) this is also applicable to beds inbubbling regime with multiple interacting bubbles and (v) vibration introduces an extradegree of freedom to control segregation and modify the patterns of particle motion inthe bed.
YR 2016
FD 2016-12
LK https://hdl.handle.net/10016/25098
UL https://hdl.handle.net/10016/25098
LA eng
NO Mención Internacional en el título de doctor
DS e-Archivo
RD 9 ago. 2024