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Identification of the state of a wet spouted bed through time-frequency analysis of pressure fluctuation time series

Authors

  • W.P. Oliveira,

    1. Universidade de São Paulo, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, Av. do Café S/N., BL. Q, 14040-903 Ribeirão Preto, SP, Brazil
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  • C.R.F. Souza,

    1. Universidade de São Paulo, Faculdade de Ciências Farmacêuticas de Ribeirão Preto, Av. do Café S/N., BL. Q, 14040-903 Ribeirão Preto, SP, Brazil
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  • C.J. Lim,

    1. Department of Chemical and Biological Engineering, University of British Columbia, 2360 East Mall, Vancouver, V6T 1Z3, Canada
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  • J.R. Grace

    Corresponding author
    1. Department of Chemical and Biological Engineering, University of British Columbia, 2360 East Mall, Vancouver, V6T 1Z3, Canada
    • Department of Chemical and Biological Engineering, University of British Columbia, 2360 East Mall, Vancouver, V6T 1Z3, Canada.
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Abstract

The feasibility of detecting instability in wet spouted beds via pressure fluctuation (PF) time-series analyses was investigated. Experiments were carried out in a cylindrical Plexiglas column of diameter 150 mm with a conical base of internal angle 60°, an inlet orifice diameter of 25 mm and glass beads of diameter 2.4 mm. Transducers at several axial positions measured PF time series with incremental addition of aqueous sucrose solutions of different concentrations. Liquid addition affected the spouted bed dynamics, causing irregular spouting, increased voidage in the annulus, increased fountain height, irregular annulus height, channelling, agglomeration, and adhesion of particles to the column walls. Autocorrelations indicated the appearance of periodicities in the PF signals with increasing sucrose addition. Dominant peaks in power-spectral density developed at low frequencies with changing system dynamics. The results indicate that PF signals furnish relevant information on system dynamics, useful for monitoring and control of spouted bed operations such as particle coating and drying of paste-like materials.

Abstract

La faisabilité de déceler l'instabilité dans des lits jaillissants humides par l'analyse de séries chronologiques de fluctuations de pression a été étudiée. Des expériences ont été menées dans une colonne de Plexiglas cylindrique ayant un diamètre de 150 mm et une base conique ayant un angle interne de 60°, un orifice d'entrée d'un diamètre de 25 mm et des billes de verre d'un diamètre de 2,4 mm. Des transducteurs placés à diverses positions axiales mesuraient les séries chronologiques de fluctuations de pression avec ajout incrémentiel de solutions de saccharose aqueux à différentes concentrations. L'ajout de liquide a affecté la dynamique du lit jaillissant, causant un jet irrégulier, une augmentation du degré de vide dans l'espace annulaire, une augmentation de la hauteur de la fontaine, une hauteur irrégulière de l'espace annulaire, un cheminement préférentiel, une agglomération et l'adhésion des particules aux parois de la colonne. Les autocorrélations ont indiqué l'apparition de périodicités dans les signaux FP avec l'ajout additionnel de saccharose. Des pics dominants dans la densité spectrale de puissance sont apparus à basses fréquences avec le changement de la dynamique du système. Les résultats indiquent que les signaux FP donnent des renseignements pertinents sur la dynamique du système, utiles pour le suivi et le contrôle des opérations des lits jaillissants telles que l'enrobage des particules et le séchage de matériaux de type pâte.

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