Prediction of pressure drop through packed beds of granular materials: influence of moisture reduction and air velocity

English. Abstract The influence of the moisture content of the solids on the pressure drop through packed beds of soy, barley, lentils and oats was investigated. The properties of the grains and the packed beds were determined varying the moisture contents of the solids between the equilibrium moisture content and 0.24 g g-1 (mass of water per mass of dry solid). The pressure drops were measured as a function of the aeration velocity under different moisture contents of the solids. It was observed that a reduction in the moisture content caused a decrease in the particle dimensions but did not affect their shape. Due to the reduction in size caused by the moisture removal, the packed beds become denser and less permeable to the airflow, resulting in an increase in the pressure drop. In the moisture range investigated, the pressure drops increased by more than 39% for lentils, soy and barley, and by about 24% for oats, indicating that the energy consumption during aeration could rise significantly. The parameters of the Forchheimer’s equation were modified to take into account the influence of the moisture content of the solids on the pressure drops. For each particle, empirical equations were proposed and shown to be adequate to accurately predict the pressure drop of the packed beds as a function of the moisture content and aeration velocity.

Portuguese. Resumo Neste estudo foi investigada a influência da umidade do sólido sobre a queda de pressão em leitos fixos de soja, cevada, lentilha e aveia. As propriedades dos grãos e do leito foram determinadas variando-se a umidade dos sólidos entre o valor de equilíbrio até 0,24 g g-1 (massa de água por massa de sólido seco). As quedas de pressão nos leitos foram medidas em função da velocidade de aeração para diferentes níveis de umidade do sólido. Foi observado que uma redução no teor de umidade causou uma diminuição nas dimensões das partículas, mas não afetou sua forma. Devido à redução de tamanho provocada pela remoção da umidade, os leitos tornaram-se mais densos e menos permeáveis ao escoamento de ar, resultando em aumento na queda de pressão. Na faixa de umidade investigada, as quedas de pressão aumentaram em mais de 39% para a lentilha, soja e cevada, mas apenas em 24% para a aveia, indicando que o consumo de energia na aeração pode aumentar significativamente. Os parâmetros da equação de Forchheimer foram modificados para considerar a influência do teor de umidade do sólido nas quedas de pressão. Para cada partícula, equações empíricas foram propostas e mostraram-se adequadas para prever com boa precisão a queda de pressão dos leitos em função do conteúdo da umidade e velocidade de aeração.