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Escoamento em Meios Porosos
Laboratório de Engenharia Química I
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Experimentação
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Experimentação
• Aplicações:
Secagem de sólidos;
Queima de combustíveis;
Congelamento de alimentos;
Adsorção de solventes;
Encapsulamento de comprimidos;
Mistura de sólidos;
Granulação;
Reações gás/sólidos como nas FCC – “Fluidized Catalytic Cracking”.
Experimentação
• A partir do experimento, construir:Em função da velocidade superficial (u):Curva da perda de carga do leito ∆𝑃;Curva do log∆𝑃;Curva da altura do leito (L). A partir das curvas geradas:
A velocidade de mínima fluidização 𝑢𝑚𝑓 ;
A porosidade de mínima fluidização 𝜀𝑚𝑓 ;
A altura de mínima fluidização 𝐿𝑚𝑓 ;
A perda de carga de mínima fluidização ∆𝑃𝑚𝑓
Experimentação• A partir das correlações a seguir determine: 𝑢𝑚𝑓, 𝜀𝑚𝑓, 𝐿𝑚𝑓 𝑒 ∆𝑃𝑚𝑓
Correlação de Pavlov, Romankov e Noscov:
𝑢𝑚𝑓 =𝑅𝑒𝑚𝑓𝜇
𝜙𝐷𝑃𝜌
𝑅𝑒𝑚𝑓 =𝐴𝑟
1400+ 5,22 𝐴𝑟𝐴𝑟 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐴𝑟𝑞𝑢𝑖𝑚𝑒𝑑𝑒𝑠 = 𝐺𝑎 ∙ 𝑀𝑉
𝐺𝑎 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐺𝑎𝑙𝑖𝑙𝑒𝑢 =𝐷𝑃3𝜌2𝑔
𝜇2
𝑀𝑉 = 𝑟𝑎𝑧ã𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 =𝜌𝑠 − 𝜌
𝜌
𝜀𝑚𝑓 =18𝑅𝑒𝑚𝑓 + 0,36𝑅𝑒𝑚𝑓
2
𝐴𝑟
0,21
Experimentação
Correlação de Wen e Yu:
𝑢𝑚𝑓 =𝐺𝑚𝑓
𝜌
𝐺𝑚𝑓 =𝜇
𝜙𝐷𝑃33,7 2 + 0,0408 ∙ 𝐴𝑟
12 − 33,7
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Experimentação
Porosidade de mínima fluidização experimental 𝜀𝑚𝑓
𝜀𝑚𝑓 = 1 −𝐿0𝐿𝑚𝑓
𝐿0 = 𝑎𝑙𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑜 𝑙𝑒𝑖𝑡𝑜 𝑠𝑒𝑚 𝑣𝑎𝑧𝑖𝑜𝑠 =𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
á𝑟𝑒𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑒çã𝑜 ∙ 𝜌𝑠
Perda de carga de mínima fluidização pelo balanço de forças:∆𝑃𝑚𝑓= 𝐿𝑚𝑓 1 − 𝜀𝑚𝑓 𝜌𝑠 − 𝜌 𝑔
Experimentação
Perda de carga de mínima fluidização pela equação de Ergun:
∆𝑃𝑚𝑓= 𝐿𝑚𝑓 1501 − 𝜀𝑚𝑓
2
𝜀𝑚𝑓3 ∙
𝜇𝑢𝑚𝑓
𝜙2𝐷𝑃2 + 1,75
1 − 𝜀𝑚𝑓
𝜀𝑚𝑓3 ∙
𝜌𝑢𝑚𝑓2
𝜙𝐷𝑃
Tipo de fluidização pela correlação de Wilhelm e Kwauk:
𝐹𝑟𝑚𝑓 = 𝑛ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐹𝑟𝑜𝑢𝑑𝑒 =𝑢𝑚𝑓2
𝐷𝑃𝑔
Se 𝐹𝑟𝑚𝑓 < 0,13 → 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑖𝑐𝑢𝑙𝑎𝑑𝑎
Se𝐹𝑟𝑚𝑓 > 1,3 → 𝑎𝑔𝑟𝑒𝑔𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎