laboratório engenharia química iii

Laboratório Engenharia química III

OBJETIVO: Fixação dos conceitos abordados nas disciplinas: Engenharia das Reações Químicas, Análise, Simulação e Controle de Processos e Engenharia Bioquímica. São realizados experimentos envolvendo: determinação de constante cinética de reação de primeira ordem; distribuição de tempo de residência e conversão em reatores tubular e de mistura perfeita; preparação e caracterização de catalisadores bem como a realização de testes catalíticos com os mesmos em reator de leito fixo; determinação da atividade e estabilidade térmica de enzimas na forma solúvel e imobilizada; fermentação alcoólica; dinâmica de medidores e elementos finais; controladores PID discretos e resposta de freqüência experimental.

EQUIPAMENTOS INSTALADOS:Módulo de cinética: curva padrão de Violeta Genciana;Módulo de cinética: Reação de 1ª ordem e Lei de Arrhenius;Módulo de cinética: DTR e Conversão no PFR;Módulo de cinética: DTR e Conversão no CSTR;Módulo de cinética: preparação de catalisadores;Modulo de cinética: pelletização e caracterização de catalisadores;Módulo de cinética: teste catalítico em reator integral de leito fixo: desidratação do Etanol;Módulo de cinética: teste catalítico em reator diferencial de leito fixo: reforma do Metanol;Módulo de cinética enzimática: atividade da enzima Invertase livre e imobilizada;Módulo de cinética enzimática: determinação da estabilidade térmica da enzima Invertase livre e imobilizada;Módulo de cinética enzimática: efeito de transferência de massa;Módulo de cinética enzimática: Fermentação Alcoólica;Módulo de controle: dinâmica de medidores e elementos finais;Módulo de controle: resposta de freqüência experimental;Módulo de controle: controladores PID discretos.

Equipamentos Instalados

Módulo de cinética: curva padrão de Violeta Genciana; Módulo de cinética: reação de primeira ordem e lei de Arrhenius; Módulo de cinética:DTR e conversão no PFR; Módulo de cinética:DTR e conversão no CSTR; Módulo de cinética enzimática: atividade da enzima Invertase livre e

imobilizada; Módulo de cinética enzimática: determinação da estabilidade térmica da

enzima invertase livre e imobilizada; Módulo de controle: dinâmica de medidores e elementos finais; Módulo de controle: resposta de freqëncia experimental; Módulo de controle: controladores PID discretos.

»Equipamentos Auxiliares

Espectrofotômetro, Calorímetro, Agitadores mecânicos, banhos termostáticos, Agitadores magnéticos, Estufas de secagem, Muflas, Balanças eletrônicas de prato superior, balanças semi-analíticas, balanças analíticas, autoclave, pH-metros, compressor de ar, caldeira elétrica, centrifugas, bombas de vácuo, Integrador e processador, microcomputadores.

EQUIPAMENTOS AUXILIARES:: Espectrofotômetros, Agitadores mecânicos, Banhos Termostático, Agitadores magnéticos, Estufas de secagem, Muflas, Balanças eletrônicas de prato superior, Balanças semi analíticas, Balança analítica, Autoclave, pH-Metros, Compressor de ar, Caldeira elétrica, Centrífugas, Bomba de vácuo, Cromatógrafo gasoso, Integrador e processador, Microcomputadores, Unidade tiristorizada de comando de potência.

Laboratório de Engenharia Química I

»Objetivo

Fixar e aprimorar os fundamentos das disciplinas de termodinâmica e fenômenos de transporte através da realização de experimentos. As práticas experimentais desta disciplina envolvem: i)- calibração de rotâmetros; ii)- determinação de propriedades físicas e termodinâmicas tais como: condutividade térmica, viscosidade, coeficiente de difusão molecular, capacidade calorífica e calor de vaporização; iii)- determinação de perfis de temperatura e de velocidade; iv)- determinação dos coeficientes de transferência de massa e de convecção de calor em dutos circulares.

»Área física disponível

O LAB I, está situado dentro do prédio de Engenharia Química, e tem uma área de 76m2.

»Equipamentos Instalados

Módulo de medições: Vazão, Pressão e Temperatura; Módulo de detreminação de viscosidade, efeito da concentração; Módulo de determinação de viscosidade, efeito da temperatura; Módulo de determinação da condutividade térmica em materiais; Módulo de determinação da difusividade em gases; Módulo de perfis de temperaura em sólidos; Módulo de determinação do coeficiente de descarga; Módulo de coeficiente de atrito para escoamento em dutos circulares; Módulo de coeficiente de transferencia de massa em dutos circulares; Módulo de coeficiente de transferencia de calor em dutos circulares; Módulo de perfil de velocidade no escoamento turbulento.

»Equipamentos Auxiliares

Espectrofotômetro, Calorimetro, Agitadores mecânicos, banhos termostáticos, Agitadores magnéticos, Estufas de secagem, Muflas, Balanças eletronicas de proto superior, balanças semi analiticas, balanças analiticas, autoclave, pH-metros, compressor de ar, caldeira elétrica, centrifugas, bombas de vácuo, Integrador e processador, microcomputadores.

Laboratório de Engenharia Química II

»Objetivo

Fixar e aprimorar os fundamentos das disciplinas de Operações Unitárias através da realização de experimentos que permitem aliar o conhecimento teórico à aplicação prática. As práticas experimentais desta disciplina envolvem: i)-Secagem; ii)- Leito Fixo; iii)- Leito Fluidizado; iv)- Peneiramento; v)- Sedimentação; vi)- Bombas

centrífugas e perdas de carga em acessórios; vii)- Filtração; viii)- Trocadores de Calor, Destilação e Condensação.

»Área física disponível

O LAB II, está situado dentro do prédio de Engenharia Química.

»Equipamentos Instalados

Módulo de Secagem; Módulo de Leito Fixo; Módulo de Leito fluidizado; Módulo de Peneiramento; Módulo de Sedimentação batelada; Módulo de Perdas de Carga na Tubulação; Módulo de Filtração;

Normas do Laboratório / Seminários / Avaliação

1. Os trabalhos experimentais serão realizados por grupos de alunos com número de elementos fixados para cada turma, que serão formados na primeira aula, não sendo permitidas alterações ao longo do semestre.

2. A presença nas aulas de laboratório, devidamente trajado (calça comprida, sapato e avental), será tomada pelos professores responsáveis pelas disciplinas.

3. As aulas de laboratório versarão sobre os experimentos dos Roteiros, após realização dos Seminários

4. Nos Seminários, os grupos serão avaliados em duas formas:

Grupo Orador Grupo Debatedora) Fundamentos teóricos a) Participação nas discussõesb) Processos e Projeto b) Relato das discussõesc) Aplicação e/ou Estudo de Casosd) Procedimento Experimentale) Resultados Esperados e Cálculos

Recomenda-se que todos os componentes do grupo leiam os roteiros do experimento referente ao seminário antes da sua apresentação.

5. Cada grupo irá dispor de 30 minutos para o seminário, sendo 20 minutos de apresentação oral e 10 minutos de discussão e arguição. A apresentação oral poderá ser feita da maneira que o grupo achar mais conveniente. Durante a discussão todos os membros do grupo deverão participar.

6. As experi�ncias ser�o iniciadas no hor�rio devidamente estabelecido com a presen�a e a autoriza��o do professor respons�vel pelas mesmas, n�o se admitindo atraso de nenhum elemento do grupo.

7. Ao fim de cada aula, os alunos dever�o indicar, na folha de dados, se a experi�ncia foi terminada ou n�o. Em caso negativo, ela deve ser terminada na aula reservada para tal.

8. Ap�s ter sido considerada pelos alunos como conclu�da uma determinada experi�ncia, ela somente poder� ser repetida dentro das aulas previstas para sua realiza��o, desde que tal repeti��o seja convenientemente justificada pelo grupo.

9. No caso de um aluno n�o comparecer em nenhum dos dias marcados para a realiza��o de uma determinada experi�ncia, ser� atribu�do a este aluno nota zero no respectivo relat�rio.

10. D�vidas sobre a elabora��o dos relat�rios dever�o ser esclarecidas com os respectivos professores nas horas da respectiva disciplina. Os professores atender�o aos alunos para esclarecimentos de outras d�vidas em outros hor�rios combinados.

11. Os relat�rios dever�o ser impreterivelmente entregues no in�cio da aula da data marcada para entrega dos mesmos nos mapas de distribui��o de trabalhos; caso contr�rio, ser� atribu�da nota zero neste relat�rio. Os alunos dever�o providenciar c�pias dos relat�rios ANTES de sua entrega.

12. Ap�s a realiza��o de todos os trabalhos experimentais e entregues os respectivos relat�rios, ser� realizada uma prova escrita individual em data definida.

13. A prova escrita individual constar� de assuntos relativos �s experi�ncias realizadas e respectivos relat�rios.

14. O aluno ser� avaliado em fun��o do seu desempenho atrav�s da m�dia dos SEMIN�RIOS, dos RELAT�RIOS e de seu DESEMPENHO INDIVIDUAL na PROVA ESCRITA, seguindo o seguinte crit�rio:

Para a aprova��o, a m�dia das notas dos relat�rios (MR), a m�dia das notas dos Semin�rios (MS) e a nota da prova individual (PI) dever�o ser individualmente maiores do que 5,0. A m�dia final ser� dada por:

MF = 0,35 MS + 0,25 MR + 0,40 PI

15. Os alunos que n�o obtiverem classifica��o superior ou igual a 5,0 (cinco) na m�dia da nota dos relat�rios, na m�dia das notas dos semin�rios e na prova individual, far�o exame final constitu�do por uma prova escrita individual. Ser�o aprovados no exame os alunos que obtiverem nota do exame igual ou superior a 5,0 (cinco) e sua nota final ser� 5,0 (cinco). A nota final dos alunos reprovados ser� a nota do exame.

OBSERVAÇÕES

1. No caso de não estar junto à montagem experimental todo o material necessário, os alunos deverão pedir ao professor responsável tal material, não o retirando de junto às outras montagens experimentais.

2. As técnicas entregues constituem apenas um roteiro para a preparação dos seminários e a elaboração dos relatórios, não constituindo assim o único meio a ser utilizado na elaboração dos mesmos. Portanto, os alunos deverão, por intermédio das técnicas, das informações dadas na literatura disponível, das características dos materiais e equipamentos experimentais, dos conhecimentos adquiridos nos cursos anteriores e usando a imaginação criativa e sentido crítico, preparar seminários concisos e elaborar relatórios objetivos.

ATENÇÃO

O relatório a ser entregue deverá seguir as Normas para Elaboração dos Relatórios da disciplina. Deverão ser apresentados os cálculos detalhados, análise de resultados e conclusões que explorem ao máximo os dados obtidos e observados durante o experimento, assim como a parte de simulação associada.

Normas para Elaboração dos Relatórios Experimentais

A elaboração dos relatórios deve necessariamente obedecer ao roteiro descrito a seguir:

1 - Capa

Instituição; Disciplina e turma; Experimento; Autores; Local e data.

2 - Sumário (índice)

3 - Introdução (10%) [Até 02 páginas]

Motivação para a realização do experimento; - Objetivos.

4 - Revisão teórica (20%) [Até 04 páginas]

Apresentar resumidamente a teoria envolvida no experimento e as equações utilizadas na manipulação dos dados experimentais. Referenciar as obras consultadas através de números entre colchetes [1].

5 - Materiais e métodos (10%) [Até 02 páginas]

Descrição do experimento e do procedimento de coleta de dados.

6 - Resultados e discussão (40%) [Sem limite de páginas]

Avaliar a qualidade dos resultados (precisão, problemas operacionais, etc) Comparar e criticar os resultados frente a teoria estudada, confrontando os com

os esperados

7 - Conclusões e sugestões (10%) [Até 02 páginas]

8 - Referências bibliográficas

Listadas e numeradas em ordem de citação.

9 - Memória de cálculo (10%)

Incluir neste item os cálculos efetuados para a obtenção dos resultados; caso tenham sido feitos utilizando uma planilha eletrônica, incluí-la, explicando em seguida como foi calculada cada coluna.

ATENÇÃO: CABEÇALHO DE FIGURAS E TABELAS

ENTREGA DO RELATÓRIO: 02 SEMANAS APÓS O EXPERIMENTO - INÍCIO DA AULA

Linha de amaração

1. Temas dos seminários

Seminários: Turma A Turma B

Descrição do experimento Grp 5 Grp 4

Efeito na T e P no ELL Grp 4 Grp 3

Efeito salino no ELL Ternário Grp 3 Grp 2

Extração líquido-líquido Grp 2 Grp 1

Sistemas industriais com ELL Grp 1

2. Algumas Refer�ncias Bibliogr�ficas

Alders, L. "Liquid-liquid Extraction" Elsevier, 1955

Francis, A.W. "Liquid-liquid equilibriums" Interscience Publishers, 1963

Novák J. P et al. "Liquid-liquid equilibria", Elsevier 1987

Santos, G. R. "Equilíbrio liquido-líquido em sistemas eletrolíticos aquosos" Tese de mestrado, FEQ, Unicamp, 1999

Thornton, J. D. "Science and Practice of Liquid-Liquid Extraction" Vol.2, Oxford Science Publications, 1992

Treybal, R. E. "Liquid Extaction" McGraw-Hill , 1963, 2nd edition

Vianna, Regina Ferreira."Efeitos da adição de eletrolitos no equilibrio liquido-liquido" tese, unicamp 1991

Curva Binodal


Seminários Turma A Turma B

Descrição do experimento Grp 5 Grp 4

Tipos de Curvas de ELL Grp 4 Grp 3

Determinação experimental do ELL Grp 3 Grp 2

Modelagem do ELL Grp 2 Grp 1

Projeto de extratores líquido-líquido Grp 1


Alders, L. "Liquid-liquid Extraction" Elsevier, 1955

Francis, A.W. "Liquid-liquid equilibriums" Interscience Publishers, 1963

Novák J. P et al. "Liquid-liquid equilibria", Elsevier 1987

Santos, G. R. "Equilíbrio liquido-líquido em sistemas eletrolíticos aquosos" Tese de mestrado, FEQ, Unicamp, 1999

Thornton, J. D. "Science and Practice of Liquid-Liquid Extraction" Vol.2, Oxford Science Publications, 1992

Treybal, R. E. "Liquid Extaction" McGraw-Hill , 1963, 2nd edition

Vianna, Regina Ferreira."Efeitos da adição de eletrolitos no equilibrio liquido-liquido" tese, unicamp 1991

Equilíbrio Líquido-Vapor do Sistema Ciclohexano-Tolueno


SemináriosTurma

ATurma B

Teste de Consistência- Teste de Herington- Teste Fredenslund

Grp 4 Grp 4

Métodos Analíticos para determinar concentrações.

Grp 3 Grp 3

Segurança e Toxicologia Grp 2 Grp 2

Aplicabilidade Industrial / Teórica- Procurar processos que contenha o binário estudado

Grp 1 Grp 1

Sistemas com Azeotropos/ Reativos Grp 5


FREDENSLUND, A.; GMEHLING, J. E RASMUSSEN, P. Vapor-liquid equilibria using UNIFAC, a group-contribution method. Amsterdam: Elsevier scientifc Publishing Company, 1977.

H�LA, E., PICK, J.; FRIEND, V.; VILIM, O. Vapor-liquid equilibrium. 2.ed., Oxford: Pergamon, 1967.

PRAUNITZ, J. M.; LICHTENTHALER, R. M.; AZEVEDO, E. G. Molecular thermodynamics of fluid phase equilibria. 2.ed. New Jersey: Prentice Hall, 1986.

REID, R. C., PRAUSNITZ, J. M.; POLING, B. E. The properties of gases and liquids. 4.ed. New York: McGraw-Hill, 1988.

J. WISNIAK; Ind. Eng. Chem. Res, 33 (1994)

SIMOIU et al. J Thermal Analysis, 52 (1998)

MANAHAN, STANLEY E., Toxicological chemistry : a guide to toxic substances in chemistry

OLIVEIRA, WILSON PINTO DE., Segurança em laboratorios quimicos

Adsor��o em Carv�o Ativo


Seminários: Turma A Turma B

Tipos de isotermas de adsorção Grp 1 Grp 1

Utilização industrial de adsorção Grp 5 Grp 4

Usos de carvão ativo como adsorvente Grp 4 Grp 3

Preparação e caracterização de carvão ativo Grp 3 Grp 2

Estrutura do carvão ativo Grp 2


[1] Carbon 1999, 37(12), 1919-28;

[2] Carbon 2000, 38(8), 1163-68;

[3] Introduction to Carbon Technologies, ed. H. Marsh, E. Heitntz, F. Rodriguez-Reinoso, Publicaciones Alicante, 1997;

[4] L. Radovic, F. Rodriguez-Reinoso, Chemistry and Physics of Carbon, ed. P. Thrower, Marcel Dekker, NY, 25, 243, 1997;

[5] R. Bansal, J. Donnet, H. Stoeckli, Active Carbon, ed. MarcelDekker, 1988.

Obs: Os períodicos Carbon, podem ser encontrado na BIQ e tem v�rios artigos, al�m dos mencionados, que podem ser �teis.

Cin�tica da Hidr�lise do Acetato de Etila em Reator Tanque Descont�nuo


SemináriosTurma

ATurma B

Preparação e aplicação de Acetato de Etila Grp 2 Grp 2

Aplicação industrial e preparação de ésteres Grp 1 Grp 1

Hidrólise ácida de ésteres: homogênea e heterogênea

Grp 5 Grp 4

Reações autocatalíticas Grp 4 Grp 3

Reações industriais de transesterificação Grp 3


Kirk-Othmar, Ewayclopedic of Chemical Technology

Ullmmanais, Ewayclopedic of Chemistry

Distribuição de Tempos de Residência em Reatores


SemináriosTurma

ATurma

B

Tipos de indicadores (traçadores): caracterização, aplicação, etc

Grp 3 Grp 3

Métodos de injeção dos indicadores (tipos de perturbação)

Grp 2 Grp 2

Aplicações práticas (artigos, estudos, etc) da DTR Grp 1 Grp 1

Modelagem de reatores utilizando a DTR Grp 5 Grp 4

Interpretação da Função de Distribuição de Tempos de Residência (grau de mistura, dead space, bypassing, etc)

Grp 4


FOGLER, H. S., "Elements of Chemical Reaction Engineering", 2nd Edition, Prentice Hall, New Jersey, 1992.

SMITH, J. M., "Chemical Engineering Kinetics", 3rd Edition, McGraw-Hill, New York, 1981.

LEVENSPIEL, O., "Patterns of Flow in Chemical Process Vessels", in Adv Chem. Eng. 4, 95, 1963.

FROMENT G.F. & K.B. BISCHOFF, "Chemical Reactor Analysis and Design", John Wiley & Sons, New York, 1979.

LEVENSPIEl, "Engenharia das Reações Químicos", Vols. 1 e 2 , Edgard Blucher Ltda, São Paulo, 1972.

HIMMELBLAU, D.M., BISCHOFF, K.B., "Process Analysis and Simulation - Deterministic Systens", John Wiley & Sons, New York.

Distribuição de Tempos de Residência em Reatores

1. Objetivo

Estudar o comportamento de escoamentos não ideais, determinar a distribuição de tempos de residência (DTR) e comparar as distribuições experimentais com as de alguns modelos de reatores.

2. Aspectos Teóricos

2.1. Escoamento Não Ideal

Dois tipos de escoamento ideais são conhecidos e empregados em projetos: o tubular empistonado ("plug flow") e o de mistura perfeita ("backmix flow"). Os métodos de projeto baseados nestes modelos de escoamento são relativamente simples, e em grande parte dos casos, o escoamento se aproxima com erro desprezivel do comportamento ideal. Por outro lado, os projetos que levam em conta os desvios da idealidade são mais complexos e ainda não estão bem desenvolvidos (Froment e Bischoff, 1979). Os desvios podem ser causados pela formação de canais, pelo reciclo de fluído, pelo aparecimento de regiões estagnantes no recipiente ou por outros fenômenos não considerados nas hipóteses dos modelos ideais.

Os problemas de escoamento não ideal estão intimamente ligados ao aumento de escala, pois a questão de se partir ou não para as unidades piloto reside em grande parte em possuir o controle de todas as variáveis mais importantes envolvidas no processo. Geralmente, o fator não controlado no aumento de escala é a grandeza da não idealidade do escoamento, e esta, frequentemente, é muito diferente para unidades pequenas ou grandes. Portanto, o desconhecimento desde fator pode levar a erros grosseiros no projeto (Levenspiel, 1972).

No projeto do reator com escoamento não ideal é necessário saber o que esta acontecendo dentro do vaso. O ideal é se ter um mapa completo da distribuição de velocidade para o fluído, o que é muito difícil de ser obtido. Para superar estas dificuldades, existe um número mínimo de parâmetros que devem ser determinados a fim de que o projeto seja possível. Em muitos casos, o conhecimento do tempo em que as moléculas individuais permanecem no recipiente, isto é, qual a distribuição do tempo de residência do fluído que está escoando, é suficiente para o projeto.

2.2. Distribuição do Tempo de Residência

É evidente que elementos de fluído que percorrem diferentes caminhos no reator podem gastar tempos diferentes para passarem através do recipiente. A distribuição destes tempos para a corrente que deixa o recipiente é chamado de distribuição do tempo de residência (DTR) do fluído.

É conveniente representar a função DTR de tal maneira que a área sob a curva seja unitária, isto é,

(1)

onde E é a função DTR do fluido de saída do recipiente. Este procedimento é chamado de normalização da distribuição. Com essa representação, a fração da corrente de saída com tempo de residência ou idade entre t e t+dt é:,

(2)

e a fração da corrente com tempo de residência ou idade inferior a t1 é:

(3)

enquanto que a fração com tempo de residência ou idade superior a t1 é:

(4)

Tem-se ainda que:

(5)

2.3. Métodos Experimentais

A forma mais simples e direta de se encontrar a distribuição de tempo de residência é utilizar um traçador físico ou não reativo, empregando a técnica de estímulo e resposta.

Vários tipos de experimentos podem ser usados com estímulos do tipo pulso, degrau, períodico ou randômico. Entre estes, o pulso e o degrau são os mais fáceis de serem interpretados.

2.3.1.Estímulo Tipo Degrau Negativo

O estímulo tipo degrau negativo, equivalente ao "wash-out", se caracteriza pelo deslocamento de um traçador inicialmente presente no reator. Se a concentração inicial de traçador no reator é Co, o registro da concentração na saída do recipiente medida como C/Co em função do tempo corresponde à fração de fluido com tempo de residência superior a t, ou 1 - F(t).

2.3.2. Tempo Médio de Residência

O tempo médio de residência é dado por:

ou em dados discretos:

(7)

A dispersão da distribuição é medida pela variancia, é dada por:

(8)

Na forma discreta:

(9)

Se a densidade do fluido escoando no reator se mantiver constante

(10)

onde é o tempo espacial, V o volume do reator e vo a vazão volumétrica na entrada do reator.

3. Instalação Experimental

Esta prática consiste em experiências com dois tipos de reatores: tubular e vaso agitado. É empregada como traçador uma solução de corante de alimentos.

3.1. Reator Tanque Agitado de Fluxo Contínuo

A figura 1 mostra o esquema da instala��o experimental do reator tanque agitado de fluxo cont�nuo. O volume do reator ser� de cerca de 1500 ml. A alimenta��o emprega o mesmo sistema do reator tubular e a retirada de amostras � realizada na sa�da do reator. A agita��o � feita por um agitador mec�nico com rota��o ajust�vel e posi��o da p� regul�vel atrav�s de deslocamento vertical.

.

Figura 1 - esquema da instala��o experimental do reator agitado

3.2. Reator Tubular

A figura 2 mostra o esquema da instala��o experimental do reator tubular. O comprimento do reator � de 1,95 m e seu di�metro interno � de 5 cm. O volume total interno � de cerca de 2000 ml. A alimenta��o � constante e cont�nua por diferen�a de n�vel controlado por uma b�ia. A v�lvula agulha V3 � usada para ajustar a vaz�o de l�quido. A v�lvula V2 permite a entrada de tra�ador no reator a partir de um reservat�rio em n�vel mais elevado. A v�lvula V4 � usada para eliminar bolhas de ar do tubo.

Figura 2 - Esquema da instala��o do reator tubular

3.3. Materiais

Corante de alimentos (traçador) Tubos de Ensaio de 10 ml Cronômetro Proveta de 100 ml Espectrofotômetro Balança eletrônica

4. Procedimento Experimental

4.1. Reator tanque agitado de fluxo contínuo

Preparação:

a) Ajustar a p� do agitador a cerca da metade da altura do conteúdo e ligar a agitação em uma velocidade qualquer.

b) Ajustar as vaz�es de �gua de entrada para 130 ml/min, abrindo totalmente a torneira e utilizando a v�lvula V0 para efetuar o ajuste da vaz�o.

c) Ap�s o reator ficar completamente cheio (�gua fluindo pela sa�da), fechar completamente a torneira, desligar o agitador e determinar o volume do reator atrav�s do volume de l�quido presente no reator (N�o mexer na v�lvulas de controle de vaz�o, V0).

d) Esvaziar o tanque e enchê-lo com traçador.

Experiência:

e) Abrir completamente a torneira para a entrada de �gua e acionar o cron�metro.

f) Retirar amostras em tubos de ensaio nos tempos 0, 20'', 40'', 1'00",1'30", 2'00", 2'30", 3'00", 4'00", 5'00", 6'00", 8'00", 10'00", 12'00", 15'00", 20'00", 25'00", 35'00", 45'00".

g) Analisar as amostras com aux�lio do espectrofot�metro (a 512 nm).

h) Repetir o experimento adicionando um segundo tanque agitado em série com o primeiro, e dobrando a vazão de água na entrada do primeiro tanque.

Obs.: Verifique a vazão no decorrer do experimento.

4.2. Escoamento Tubular

Preparação:

a) Encher completamente o reator com �gua, abrindo a torneira e a v�lvula V0. A v�lvula V2 e a presilha P2 devem estar fechadas. Ap�s o reator ficar cheio, ajustar a vaz�o de �gua para 100 ml/min atrav�s da v�lvula V3. A v�lvula V1 e a presilha P1 devem permanecer abertas.

b) Fechar a presilha P1 e abrir P2 para esvaziar o tubo. Colete o l�quido para determinar o volume do reator.

c) Fechar a presilha P2 e abrir a v�lvula V2 para permitir o enchimento do tubo com o tra�ador.

d) Ap�s o enchimento do tubo fechar a v�lvula V2.

Experiência:

e) Com o tra�ador ocupando todo o tubo, abrir a presilha P1 e acionar o cron�metro.

f) Coletar amostras com tubos de ensaio nos tempos 0; 1; 3; 5; 7; 9; 11; 13; 14; 15; 16; 17; 17,5; 18; 18,5; 19; 19,5; 20; 20,5; 21; 21,5; 22; 22,5; 23; 23,5; 24; 24,5; 25; 25,5; 26; 26,5; 27; 28; 29; 30; 32; 35; 38; 40 minutos.

g)Analisar as amostras com o espectrofot�metro (a 512 nm).

Obs.: Verifique a vazão no decorrer do experimento.

5. Análise dos Dados

5.1. A partir dos dados obtidos, construir as curvas C/Co, F = 1 - C/Co e

versus t.

5.2. Calcular o tempo médio de residência e o tempo espacial para cada caso.

5.3. Obter as curvas E e F para os seguintes modelos de reatores: CSTR ideal, CSTR com canalização e volume morto, PFR ideal, escoamento laminar segregado e N tanques CSTR em série; comparar com as curvas experimentais.

5.4. Discutir os resultados levando em conta os seguintes pontos:

grau de desvio da idealidade de cada caso apontar as prováveis causas da não idealidade em função das características das

curvas e dos modelos; comparar o tempo médio de residência calculado a partir dos dados

experimentais com o tempo espacial calculado a partir do volume do vaso e da vazão de líquido.Discutir as diferenças;

discutir a aplicação dos modelos utilizados nos reatores testados.

6. Bibliografia

Fogler, H. S., "Elements of Chemical Reaction Engineering", 2nd Edition, Prentice Hall, New Jersey, 1992.

Smith, J. M., "Chemical Engineering Kinetics", 3rd Edition, McGraw-Hill, New York, 1981.

Levenspiel, O., "Patterns of Flow in Chemical Process Vessels", in Adv Chem. Eng. 4, 95, 1963.

Froment G.F. & K.B. Bischoff, "Chemical Reactor Analysis and Design", John Wiley & Sons, New York, 1979.

Levenspiel, "Engenharia das Reações Químicos", Vols. 1 e 2 , Edgard Blucher Ltda, São Paulo, 1972.

laboratório engenharia química iii

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