Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

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SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS.............................................2 LISTA DE GRÁFICOS............................................3 LISTA DE TABELAS.............................................4 NOMENCLATURA................................................. 5 1. INTRODUÇÃO:...............................................6 2. OBJETIVOS:................................................9 3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:...................................10 3.1) REGIMES DE FLUIDIZAÇÃO:..................................10 3.2) QUEDA DE PRESSÃO EM UM LEITO FLUIDIZADO.....................13 3.3) VELOCIDADE DE MÍNIMA FLUIDIZAÇÃO:..........................15 4. MATERIAIS E MÉTODOS......................................18 4.1) MATERIAIS:............................................. 18 4.2) MÉTODOS:............................................... 18 5. RESULTADOS E DISCUSSÕES:.................................19 5.1) CONSTRUÇÃO DA CURVA FLUIDODINÂMICA..........................19 5.2) CÁLCULOS TEÓRICOS........................................22 5.2.1) Perda de carga máxima:................................................................................. 22 5.2.2) Cálculo da velocidade mínima de fluidização:.............................................. 23 6. CONCLUSÃO................................................26 BIBLIOGRAFIA................................................27 1

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SUMÁRIO

LISTA DE FIGURAS...................................................................................................2

LISTA DE GRÁFICOS.................................................................................................3

LISTA DE TABELAS...................................................................................................4

NOMENCLATURA......................................................................................................5

1. INTRODUÇÃO:.......................................................................................................6

2. OBJETIVOS:...........................................................................................................9

3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:...........................................................................10

3.1) REGIMES DE FLUIDIZAÇÃO:................................................................................103.2) QUEDA DE PRESSÃO EM UM LEITO FLUIDIZADO..................................................133.3) VELOCIDADE DE MÍNIMA FLUIDIZAÇÃO:................................................................15

4. MATERIAIS E MÉTODOS.....................................................................................18

4.1) MATERIAIS:.......................................................................................................184.2) MÉTODOS:........................................................................................................18

5. RESULTADOS E DISCUSSÕES:.........................................................................19

5.1) CONSTRUÇÃO DA CURVA FLUIDODINÂMICA..........................................................195.2) CÁLCULOS TEÓRICOS........................................................................................22

5.2.1) Perda de carga máxima:..........................................................................225.2.2) Cálculo da velocidade mínima de fluidização:..........................................23

6. CONCLUSÃO........................................................................................................26

BIBLIOGRAFIA..........................................................................................................27

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1: Leito fluidizado com refrigerador de sólidos.................................................7Figura 2: Diferentes regimes de fluidização...............................................................11Figura 3: Fluidização de leito de sólidos particulados................................................14

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LISTA DE GRÁFICOS

Gráfico 1: Curva Fluidodinâmica................................................................................21Gráfico 2: Tipo de regime do leito fluidizado..............................................................23

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LISTA DE TABELAS

Tabela 1: Dados experimentais obtidos na prática...................................................................19Tabela 2: Dados bibliográficos utilizados nos cálculos............................................................19Tabela 3: Dados calculados a partir dos valores obtidos em experimento...............................20Tabela 4: Resultados obtidos a partir da curva fluidodinâmica do leito...................................21

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NOMENCLATURA

Símbolo Nome Unidades

∆P Perda de Carga [Pa]

μ Viscosidade [kg/m.s]

v’ Velocidade Superficial do Fluído [m/s]

L Comprimento do Leito [m]

Dp Diâmetro da Partícula [m]

ε Porosidade [ ]

ρ Massa Específica do Fluído [Kg/m³]

Φs Esfericidade do Sólido [ ]

g Aceleração da Gravidade [m/s²]

ρs Massa Específica do Sólido [Kg/m³]

εmf Porosidade de Mínima Fluidização [ ]

vmf Velocidade de Mínima Fluidização [m/s]

Remf Reynolds de Mínima Fluidização [ ]

∆h Variação da Altura no Manômetro [m]

m Massa do Fluído [Kg]

t Tempo [min]

T Temperatura [ºC]

d Diâmetro do Leito [m]

At Área Transversal [m²]

∆P/L Perda de Carga por Unidade de Comprimento [Pa/m]

V Volume [m³]

Q Vazão Volumétrica [m³/s]

v Velocidade de Escoamento [m/s]

E% Erro Percentual [%]

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1. INTRODUÇÃO:

A fluidização baseia se na circulação de sólidos juntamente com um fluído

impedindo a existência de gradientes de temperatura. Comporta-se num estado

intermediário entre um leito estático e um em que os sólidos estejam suspensos num

fluxo.

A formação do leito fluidizado se dá quando um fluxo adequado de um fluído

inicia o percurso por entre um leito material de forma que ocorra a fluidização. As

bolhas formadas por este fluído passam por entre o leito criando uma condição de

turbulência. Esta condição de turbulência conduz a boa transferência de calor,

uniformidade de temperatura e facilidade de controle do processo.

Atualmente nas indústrias os processos de fluidização são aplicados

principalmente a processos físicos, tais como secagem, mistura, granulação,

cobertura, aquecimento e resfriamento.

Na secagem é utilizado principalmente em indústrias farmaceuticas, de

fertilizantes, areia, minerais esmagados, polímeros e qualquer indústria de produtos

cristalinos.

No caso de resfriamento, é largamente utilizado para esfriar sólidos

particulados após uma reação. O fluído utilizado, seja água ou ar, funciona como um

trocador de calor, como descrito na figura 1 abaixo.

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Page 7: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

Figura 1: Leito fluidizado com refrigerador de sólidos.

No caso do recobrimento são utilizados para recobrir partículas nas indústrias

farmacêuticas e agrícolas, por exemplo, metais podem ser recobertos de plástico por

termodeposição, imergindo os quentes em um leito de plástico pulverizado e

fluidizado por ar.

Os leitos fluidizados também podem ser utilizados como reatores químicos.

Eles apresentam vantagens em comparação com outros equipamentos para reações

químicas rápidas, normalmente limitadas pela taxa de transferência de massa entre

gás e partículas.

Algumas das principais propriedades da fluidização são semelhantes as de

um liquido em ebulição, são elas:

Objetos com densidade inferior a do leito flutuam no topo;

A superfície do leito permanece horizontal, ainda que se incline o

recipiente;

Os sólidos podem escoar como ocorreria com o líquido;

O leito apresenta uma relação entre a pressão estática e a altura igual

à de líquidos.

A fluidização apresenta grandes vantagens, tais como:

Elevados coeficientes de transferência de calor e massa;

Boa mistura dos sólidos;

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Área superficial das partículas sólidas fica completamente disponível

para transferência;

Fácil escoamento em dutos, pois os sólidos comportam-se como

fluidos.

No entanto, também apresenta algumas desvantagens:

Atrito severo, ocasionando produção de pó, tornando-se necessário a

reposição constante de pó e equipamentos de limpeza de gás na

saída, envolvendo aumento de custo do processo;

Erosão do equipamento devido à freqüente impacto dos sólidos;

Consumo de energia devido à alta perda de carga (requer alta

velocidade do fluído);

Tamanho do equipamento maior que o leito estático (devido à

expansão do leito).

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2. OBJETIVOS:

Calcular a perda de carga máxima e a velocidade de mínima fluidização no

equipamento e construir as curvas fluidodinâmicas.

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3. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA:

A fluidização é uma operação unitária que envolve a interação do sólido com

um fluído. Este fenômeno pode ser observado quando um leito de sólidos é

submetido à passagem vertical e ascendente de um fluído distribuído uniformemente

por uma placa perfurada que sustenta o leito.

Assim que se inicia a fluidização a força de atrito entre as partículas e o fluído

se equivale ao peso das partículas. A queda de pressão no leito torna-se

aproximadamente constante e o movimento do sólido dentro do leito é similar a um

fluído, por causa da turbulência que é ocasionada.

Durante o processo de fluidização pode-se observar diferentes regimes, os

quais dependem de fatores como: estado físico do fluído, características do sólido,

densidade do fluído e da partícula, distribuição granulométrica do sólido e

velocidade do fluído.

3.1) Regimes de Fluidização:

Um conjunto de partículas em uma coluna é chamado de leito de partículas.

Quando um fluído é injetado na parte inferior desta coluna, este escoamento exerce

uma força individual em cada partícula. Na fluidização, a força da gravidade que age

nas partículas é compensada pelas forças de arraste exercidas pelo escoamento

local do fluído. Este escoamento é diferente para cada partícula, fazendo que o

comportamento de cada partícula seja único.

Na figura 2 abaixo, podemos verificar os regimes decorrentes no processo de

fluidização, do regime laminar ao turbulento.

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Figura 2: Diferentes regimes de fluidização.

No caso de um fluído ascendente passar pela coluna de fluidização de

partículas finas a uma velocidade baixa o fluído infiltra nos espaços vazios entre as

partículas estacionárias. Isto é chamado de leito fixo como mostra a figura 2.a. Com

o aumento da velocidade do fluído, as partículas se separam e começam a vibrar e

se movimentarem em pequenas regiões.

Com o leito recém fluidizado, a velocidade atingida ainda é mínima, entretanto

já é capaz de suspender as partículas pelo fluído escoante. Neste ponto as forças

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Page 12: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

entre as partículas e o fluído se equivalem fazendo com que a componente vertical

das forças de compressão entre as partículas vizinhas desaparece. E com isso a

queda de pressão em qualquer seção do leito é igual ao peso do fluído e das

partículas naquela seção. Este estado também é conhecido como estado de mínima

fluidização.

Com uma velocidade acima da mínima fluidização pode provocar uma

progressiva expansão. Dessa forma as instabilidades são amortecidas e continuam

pequenas e a heterogeneidade não é observada. Esta condição somente é

conseguida sob condições especiais de partículas finas e leves com gases densos a

altas pressões. Sendo assim o leito é chamado de leito fluidizado particulado ou leito

fluidizado homogêneo, isto é mostrado na figura 2.b.

A altas taxas de escoamento provocam grandes instabilidades como

borbulhamento e canalização. A agitação é mais violenta e o movimento dos sólidos

se torna mais vigoroso. O leito não expande muito mais que o seu volume na

mínima fluidização. Este leito é conhecido como leito fluidizado agregativo, leito

fluidizado heterogêneo ou leito fluidizado borbulhante, como é visto na figura 2.c.

Em um sistema de fluidização as bolhas formadas no fluído crescem e se

agregam conforme elas ascendem o leito. E num leito de maior profundidade elas

podem se tornar maiores e se espalham através do vaso. As partículas menores se

agregam e se aproximam mais da parede do leito e descem ficando mais ao redor

das bolhas. Já as partículas mais grosseiras a parte do leito que se encontra acima

da bolha é empurrada para cima funcionando como um pistão. Este regime é

chamado de fluidização intermitente, como mostra a figura 2.d.

A velocidade terminal do sólido é excedida quando as partículas finas são

fluidizadas com velocidades relativamente altas de fluído. A superfície superior do

leito desaparece, e o transporte torna-se apreciável. Ao invés de se observar

bolhas, se observa um aglomerado de sólidos que rege um movimento turbulento.

Isto caracteriza a fluidização turbulenta, como podemos ver na figura 2.e.

Com o aumento da velocidade do fluído, os sólidos são carregados do leito,

que caracteriza um leito fluidizado disperso, ou diluído com transporte pneumático

de sólidos, como é visto na figura 2.f.

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3.2) Queda de Pressão em um Leito Fluidizado

A queda de pressão num leito fluidizado pode ser explicada basicamente pela

equação de Ergun. Esta é uma equação semi-empírica, ela sai do equacionamento

realizado por Blake-Kozeny (equação para regime laminar) e do equacionamento

realizado por Burke-Plummer (equação para o regime turbulento).

No final da década de 40, Ergun unificou as expressões de Blake-

Kozeny e

Burke-Plummer, mostrando que a queda de pressão em leitos era

composta de duas

contribuições: uma associada aos atritos viscosos, que predominava na

região laminar, e outra, associada aos efeitos de inércia, que predominava

no regime turbulento. Na realidade, a queda de pressão do fluído ao longo

de toda a faixa de regimes de escoamento pode ser expressa pela soma

da equações de Blake-Kozeny e Burke-Plummer. Logo:

Equação de Blake-Kozeny:

(Eq. 3.1)

Equação de Burke-Plummer:

(Eq. 3.2)

Somando-se as equações 1 e 2 obtem-se a equação de Ergun:

(Eq. 3.3)

Nem todas as partículas tem forma esférica, nas indústrias se usam partículas

feitas especificamente para aumentar a área superficial para favorecer o contato

entre fases na troca de massa e/ou calor. Essas partículas são tratadas como se

fossem uma esfera introduzindo o fator denominado esfericidade (Φs) que permite

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Page 14: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

calcular um diâmetro equivalente. Na equação de Ergun, neste caso é incluida a

esfericidade, multiplicando ao diâmetro da partícula.

(Eq. 3.4)

Curva fluidodinâmica é uma relação entre a queda de pressão do leito e a

velocidade do fluído. Este é chamado um método experimental que é empregado

para obtermos a velocidade de mínima fluidização. A partir da figura 3 podemos

interpretar melhor o que ocorre com a queda de pressão no leito.

Figura 3: Fluidização de leito de sólidos particulados.

A região compreendida pelo intervalo AB pode ser dita como leito fixo, ou

estático. O regime é quase sempre laminar, com um Re<10 e, portanto pode-se

aplicar a equação de Ergun. No ponto B a perda de carga é igual ao peso dos

sólidos. O leito se encontra quase em repouso contendo características de um fluído

e é possível observar a fluidez do leito. Neste ponto as partículas mudam de posição

e rearranjam-se.

Já no ponto C ocorre a mínima fluidização, ou seja, há o início da fluidização.

No intervalo compreendido pela curva CD, indica o movimento desordenado das

partículas com freqüentes choques devido ao aumento da porosidade e menor perda

de carga junto com o aumento da velocidade. Nos intervalo correspondido por BD o

leito é dito em expansão.

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No ponto D a perda de carga começa a ficar constante, não há contato entre

as partículas. No intervalo DE a velocidade varia linearmente com a queda de

pressão até chegar no ponto E, nesse intervalo podemos chamar de “leito em

ebulição” ou fluidização em batelada. No ponto E as partículas começam a ser

carregadas pelo fluído e perde-se a funcionalidade do sistema. A fluidização é dita

contínua ou em fase diluída. A partir daí ocorre o transporte pneumático.

3.3) Velocidade de mínima fluidização:

Corresponde ao ponto de intersecção entre a velocidade superficial do fluído

e a queda de pressão. A equação que descreve o que ocorre neste ponto é dada por

correlações empíricas existentes na literatura. Segundo KUNII e LEVENSPIEL

(1991), um método para obter a velocidade de mínima fluidização é por meio da

composição da queda de pressão do leito ao igualar-se ao peso aparente do leito

por unidade de área transversal:

(Eq. 3.5)

Ao fluidizar o leito também passa a se obter valores diferentes de

porosidade que deverão sem aplicados na equação de Ergun. Quando o

leito começa a fluidizar, tem-se uma porosidade mínima de fluidização.

Wen e Yu determinaram experimentalmente uma equação para calcular

porosidade ou esfericidade quando desconhecidas.

(Eq. 3.6)

Se definirmos o número de Reynolds como:

(Eq. 3.7)

A equação de Ergun 3.4 se converte a:

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(Eq.3.8)

Subistituindo-se a equação Wen e Yu na equação 3.8 obtem-se:

(Eq 3.9)

Esta equação é válida para um intervalo de número de Reynolds entre 0,001

e 4000, com um desvio médio de ±25%.

No regime laminar a parte final da equação de Ergun (3.4) é insignificante em

relação a primeira, então temos:

(Eq. 3.10)

Substituindo-se (Eq. 3.11) e considerando que (Eq.

3.12):

(Eq. 3.13)

Rearranjando a equação 3.13 e considerando a equação 3.5 temos:

(Eq.3.14)

Esta equação serve para o cálculo da velocidade de mínima

fluidização no regime laminar.

No regime turbulento a parte que é insignificante é a primeira, pois

o termo de velocidade ao quadrado é mais relevante:

(Eq. 3.15)

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Substituindo e rearranjando a equação 3.15 as equações 3.11 e 3.12

e considerando a equação 3.5 temos:

(Eq.3.16)

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4. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1) Materiais:

Esferas de vidro;

Água;

Reservatório de água;

Aparato para o leito fluidizado – coluna para o leito, linha de água,

manômetro de tubo em “U”, válvulas, etc;

Bomba Centrífuga – Weg Motors LTDA;

Balde;

Balança;

Cronômetro.

4.2) Métodos:

a. Ligar a bomba, a uma pressão de trabalho de 0,5 Kgf/cm²;

b. Abrir a válvula, e verificar o enchimento do leito com água;

c. Ler a ∆h no manômetro, para o ponto zero, onde o leito ainda

não arrastou as partículas;

d. Abre-se a válvula vagarosamente até atingir uma altura no

leito previamente definida;

e. Lê-se a ∆h no manômetro de mercúrio em "U";

f. Abrem-se as válvulas do leito para medida da vazão mássica

de água, em um balde, visando determinar velocidade em um

determinado intervalo de tempo;

g. Pesa-se o balde, devidamente tarado;

h. Retorna-se ao procedimento "d" e prosseguem-se os passos

até abertura total da válvula.

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5. RESULTADOS E DISCUSSÕES:

Na tabela 1 abaixo estão contidos os dados experimentais obtidos

durante a prática:

Tabela 1: Dados experimentais obtidos na prática.

L (m) m (Kg) t (min) ∆h (m)0,34 0 0 00,36 5,78 1 0,0280,38 6,475 1 0,0310,4 7,69 1 0,0360,42 8,575 1 0,0390,44 9,46 1 0,0440,46 10,325 1 0,0470,48 11,185 1 0,0540,49 11,89 1 0,058

A partir destes dados e de dados bibliográficos, foi possível obter as

outras variáveis necessárias para a construção da curva fluidodinâmica,

bem como os valores da velocidade mínima de fluidização e o ∆P máximo.

Na tabela 2 abaixo, estão apresentados os dados bibliográficos para

a resolução de equações:

Tabela 2: Dados bibliográficos utilizados nos cálculos.

Esferas de vidro Fluído – Água Dimensões do Leitoρs=2354,737 Kg/m³ ρ22ºC=997,77 Kg/m³ d=0,05mDp= 0,00457496 m T=22ºC At=1,9635.10-3m²

ε mf=calcular μ22ºC=0,00097475 Kg/m.sΦ=1

Fonte: Práticas realizadas anteriormente para a caracterização das partículas, “Transport

Processes and Separation Process Principles” Geankoplis, Apêndice A.2-11, 4ª Ed., 2003 e

“Perry’s Chemical Engineer’s Handbook”, Tabela 2.28, 7ªEd., 1997.

5.1) Construção da curva fluidodinâmica

Para a construção da curva fluidodinâmica, se faz necessário

obtermos valores de velocidade e de perda de carga por comprimento do

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Page 20: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

leito. Para a realização destes cálculos, utiliza-se das tabelas 1 e 2. Na

tabela 3 abaixo, estão contidos os valores calculados para a construção

da curva.

Tabela 3: Dados calculados a partir dos valores obtidos em experimento.

∆P/L exp.(Pa/m)

∆P equip (Pa/m)

∆P/L leito(Pa/m)

Volume - V(m³)

Vazão - Q(m³/s)

v(m/s)

0 0 0 0 0 010331,76011 3495,85047 6835,90964 0,005792918 9,65486E-05 0,04917210836,69575 4156,19218 6680,503575 0,006489472 0,000108158 0,05508411955,32241 5569,194175 6386,128238 0,007707187 0,000128453 0,06542112334,85646 6595,058299 5739,798159 0,008594165 0,000143236 0,0729513283,69157 7661,77278 5621,91879 0,009481143 0,000158019 0,08047813572,46747 8730,155129 4842,312344 0,010348076 0,000172468 0,08783714944,15302 9818,166922 5125,986094 0,011209998 0,000186833 0,09515315723,55329 10868,44223 4855,11106 0,011916574 0,00019861 0,101151

O calculo do ∆P do leito foi feito da seguinte forma:

Era conhecida a equação do “branco”, ou seja, a perda de carga

ocasionada somente pelo equipamento, que é a equação abaixo:

(Eq. 5.1)

Onde v, é a velocidade calculada a partir da vazão mássica do fluido

que foi medida no experimento e L é comprimento do leito para cada

ponto.

Entretanto a perda de carga que ocorre de fato na fluidização, é a

perda de carga do leito juntamente com essa perda de carga do

equipamento. Para se saber somente a perda de carga do processo, faz-se

a subtração entre o ∆P do experimento e o ∆P do equipamento, como na

equação abaixo, e isto está demonstrado na coluna 3 da tabela 3.

(Eq. 5.2)

Com esses dados obtém-se a curva fluidodinâmica, plotando ∆P/L leito

versus v:20

Page 21: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

Gráfico 1: Curva Fluidodinâmica

O ponto indicado no gráfico pela linha pontilhada representa a perda

de carga máxima do leito e a velocidade mínima de fluidização. Com isso,

na tabela 4 estão indicados os valores obtidos para os resultados

experimentais.

Tabela 4: Resultados obtidos a partir da curva fluidodinâmica do leito

Resultados ExperimentaisPerda de Carga Máxima 6835,91 Pa/mVelocidade Mínima de Fluidização 0,049 m/s

21

0 ,0 0 0 ,0 2 0 ,0 4 0 ,0 6 0 ,0 8 0 ,1 0 0 ,1 2

V e lo ci d a d e (m /s)

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

de

lta P

/L (

Pa

/m)

P e rd a d e Ca rg a M á xim a

V e lo ci d a d e d e M ín im a Flu i d i za çã o

Page 22: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

5.2) Cálculos teóricos

5.2.1) Perda de carga máxima:

Pela equação 3.6 é possível estimar o valor de porosidade mínima

de fluidização, e pela equação 3.5 é possível estimar a perda de carga

máxima num leito fluidizado. Substituindo os valores obtidos em prática,

obtém-se:

Com este valor é possível calcular um erro relativo, utilizando a seguinte

equação:

(Eq. 5.3)

22

Page 23: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

Pode se dizer que este erro é um valor consideravelmente alto e por

isso não podemos afirmar que a curva construída tenha confiabilidade.

5.2.2) Cálculo da velocidade mínima de fluidização:

A velocidade mínima de fluidização é dada pela equação de Ergun,

equação 3.4. Esta equação necessita de simplificações para melhores

efeitos de cálculo. A simplificação pode ser feita visto que podemos definir

o regime que se encontra o leito. No gráfico 2 a seguir, plotamos ∆P x

velocidade para elucidar o tipo de regime. Se o regime for laminar,

encontramos graficamente uma equação linear, entretanto se o regime for

turbulento a equação se aproxima de uma função quadrática.

Gráfico 2: Tipo de regime do leito fluidizado.

0 ,0 0 0 ,0 2 0 ,0 4 0 ,0 6 0 ,0 8 0 ,1 0 0 ,1 2

V e lo cid a d e (m /s)

0

1 0 0 0

2 0 0 0

3 0 0 0

4 0 0 0

5 0 0 0

6 0 0 0

7 0 0 0

8 0 0 0

9 0 0 0

de

lta P

(P

a)

r²=0 ,9 9 5 2

Visto que este gráfico nos fornece uma reta, o que indica que o

regime é laminar. Isto é provado pelo coeficiente de correlação linear

encontrado: r²=0,9952.

Com isso verifica-se uma simplificação na equação de Ergun:

23

Page 24: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

(Eq. 3.4)

(Eq. 3.10)

Substituindo-se (Eq. 3.11) e considerando que (Eq.

3.12):

(Eq. 3.13)

Rearranjando a equação 3.13 e considerando a equação 3.5 temos:

(Eq.3.14)

Esta equação 3.14 é a equação que utilizaremos para o cálculo da

velocidade mínima de fluidização.

Com este valor é possível calcular um erro relativo, utilizando a equação 5.3:

(Eq. 5.3)

24

Page 25: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

Pode se dizer que este erro é um valor muito alto e por isso

podemos afirmar que o método de simplificação da equação de Ergun não

é um método muito confiável, uma vez que ela dá uma margem de erro

muito grande. Esta equação simplificada considera somente um sistema

laminar ideal o que não ocorre na prática, visto que existe sempre uma

parcela regime turbulento. Então, utiliza-se a equação de Ergun sem

simplificações. Igualando-se a Eq. 3.4 e a Eq. 3.5 e fazendo rearranjos, e

substituindo o valor encontrado na equação de Wen e Yu consegue-se

obter um valor para a velocidade mínima de fluidização.

(Eq. 3.4)

(Eq. 3.5)

Para verificar a validade deste rearranjo de equações deve-se levar em conta

a faixa de validade do Remf. Utilizando a equação 3.9 encontrou-se um

Remf=202,4138. Portanto as considerações se verificam.

A velocidade mínima de fluidização encontrada foi de vmf=0,044 m/s.

Fazendo-se o cálculo do erro relativo obtém-se:

(Eq. 5.3)

25

Page 26: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

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6. CONCLUSÃO

Tendo em vista os erros calculados para a perda de carga máxima e para a

velocidade mínima de fluidização, pode-se perceber que os valores obtidos pela

curva fluidodinâmica não são aceitáveis. Isto se deve ao fato de que a equação

teórica promove uma idealidade no sistema, sendo que isto não é observado na

prática. Os valores obtidos teoricamente para a perda de carga máxima e a

velocidade mínima de fluidização foi de 7853,9893 Pa/m e 0,044 m/s e

experimentalmente foi de 6835,91 Pa/m e 0,049 m/s respectivamente, com erros

para a velocidade mínima de fluidização de 10,2% e para a perda de carga máxima

de 12,96%.

Conseguimos obter uma curva fluidodinâmica próxima da curva teórica, no

entanto com o alto índice de erro calculado pode-se perceber erros na interface do

sistema, este erros são provenientes de vazamentos, da forma de medição da

vazão, caso fosse utilizado um rotâmetro teríamos valores mais próximos do real, do

manuseio da válvula de abertura, a bomba centrifuga não estava trabalhando na

pressão desejada, entre outros fatores. Por isso não conseguimos obter os primeiros

pontos da curva o que dificultou a analise do sistema, pois o segundo ponto da curva

já nos fornecia a perda de carga máxima e a velocidade mínima de fluidização.

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Page 28: Leito Fluidizado - Carol e Vanessa

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