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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