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INTRODUÇÃO
Os leitos fluidizados integram processos de produção em inúmeras áreas da engenharia química. Na indústria petroquímica são empregados em: v Cracking catalítico; para produção de gasolina, v Cracking térmico; para produzir etileno e propileno, além de servir ainda para a polimerização deste último. Na indústria alimentícia os leitos fluidizados são empregados em: v Participam dos sistemas de torrefação de café; v Congelamento e secagem de alimentos; v Recobrimento de doces e pastilhas. A fluidização tem em seu emprego uma série de vantagens a serem consideradas. v Opera em altas velocidades de reação: se comparada aos reatores de leito fixo, fato devido à uniformidade do leito, caracterizado pela ausência de gradientes; v Facilita o escoamento do material em dutos: devido aos sólidos comportarem-se como fluidos; v Os coeficientes de transferência de calor entre o leito e as paredes do equipamento são muito favoráveis. A engenharia química já desenvolveu diversas aplicações para a fluidização, em especial no tocante aos reatores químicos e secadores. Há ainda algumas desvantagens que comprometem o bom desempenho da fluidização, como a ocorrência de erosão do equipamento em razão do frequente impacto dos sólidos e o consumo de energia devido à alta perda de carga requerendo, portanto, alta velocidade do fluido. (TEIXEIRA, 2015) As diferentes características dos regimes de fluidização existentes são essencialmente dependentes da velocidade do gás que passa pelos sólidos através do leito (FONSECA, 2009). Os regimes de fluidização podem ser visualizados na Figura 1, a qual mostra cada tipo de regime de acordo com a velocidade do fluido que passa pelas partículas através do leito.
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola 2 Segundo Kunii e Levenspiel (1991), quando as partículas são relativamente pequenas e uma baixa vazão de gás ou líquido passa através dos espaços entre os sólidos, fazendo com que ainda permaneçam estacionárias, o regime é denominado leito fixo (Figura 1(a)). Figura 1 - Regimes de fluidização em leitos contendo partículas. Fonte: Adaptado de Kunii e Levenspiel (1991) Uma característica do leito fixo, é que a velocidade superficial do gás é função linear crescente da perda de pressão através do leito, isso ocorre devido uma aglomeração de partículas causada no fundo da coluna principal. Com o constante aumento da velocidade, a queda de pressão atinge um valor máximo e posteriormente tem uma leve redução, atingindo um ponto em que a perda de pressão permanece constante e todos os sólidos ficam suspensos pelo fluxo de ar. É nesse ponto (transição entre regime fixo e fluidizado) que a força de atrito entre o ar e as partículas iguala-se à força gravitacional incidente sobre os sólidos gerando um equilíbrio de forças (BASU, 2006, p. 29). Assim, chega-se a um valor de queda de pressão, em um certo volume, que corresponde ao peso das partículas naquela determinada área do leito. Dessa maneira, inicia-se o processo de fluidização, sendo caracterizada por uma velocidade mínima de fluidização, denominando assim o regime de fluidização mínima (Figura 1 (b)).
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MATERIAIS E MÉTODOS
**1. Dispositivo do compressor
- Medidor de fluxo volumétrico para o ar com válvula de agulha
- Manômetro de tubo único para diferencial de pressão de ar
- Válvula de desvio (bypass) de ar
- Câmara de distribuição
- Recipiente de teste para o ar
- Escala de controlo do fluxo**
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PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL
- Abrir totalmente a válvula de desvio localizada debaixo do medidor de fluxo de área variável;
- Fechar totalmente a válvula de agulha no medidor de fluxo da área variável;
- Ligar a bomba;
- Aumentar a taxa de fluxo em pequenas etapas através da abertura da válvula de agulha e observar a massa;
- Observar o caudal volumétrico e pressão diferencial continuamente;
- Assim que os primeiros movimentos das partículas forem observados a velocidade de afrouxamento foi atingida;
- Anotar o caudal volumétrico associado e a Diferença de pressão.
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Como se pode verificar existe uma proporcionalidade directa entre o caudal e a velocidade e bem como entre a pressão e a altura, pois a medida que aumenta a velocidade aumenta consequentemente o caudal e a medida que aumenta a altura aumenta também a pressão dentro do tubo. Usando os dados da tabela 1 foi montado o gráfico de altura do leito fluidizado contra o caudal volumétrico Gráfico 1: Altura vs Caudal y = 4581,6x + 4, R² = 0, 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 0,0001 0,0002 0,0003 0,0004 0,0005 0, Altura (cm) Caudal (m^3 /s)
INSTITUTO SUPERIOR POLITÉCNICO DE TECNOLOGIAS E CIÊNCIAS AV. Luanda Sul, Rua Lateral Via S10, Talatona – Município do Belas – Luanda/Angola 8 A partir do valor de correlação linear podemos verificar que a uma proporcionalidade directa entre a altura e o caudal pois temos R^2 =0,97133 sendo que numa proporcionalidade directa perfeita teríamos R^2 =1. Em seguida foi feita a analise da relação entre a pressão e a velocidade, assim feita a curva da diferencial de Pressão vs Velocidade. Gráfico 2: Diferencial de Pressão vs Velocidade Durante a execução da prática foi observado o primeiro movimento das partículas ocorreu quando tínhamos um caudal de 5,00 m^3 /s logo a velocidade de afrouxamento correspondente a este caudal que é de 0,00548 m/s assim quando a velocidade do fluxo de ar foi 0,00548 as partículas do sólido foram deslocadas de 5 cm a 5,1 cm. A densidade do sólido usado é de 1,5 g/mL, e no caso de partículas de pequeno tamanho, ocorre uma expansão considerável do leito antes de surgirem as bolhas que caracterizam a fluidização borbulhante, e na prática este comportamento foi observado. 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0, Pressão (mmH2O) Velocidade (m/s)
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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
GELDART, D. Types of gas fluidization. PowderTechnology 7, Elsevier Sequoia SA, Lausanne, p.285-292, 1973. Fluidization Engineering, Kunii & Levenspiel, ISBN 0409902330. Bi et al., Review turbulent fluidization, Chem.Eng.Sci. (2000) 55, p. 4789.
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ÍNDICE
INTRODUÇÃO ............................................................................ 1
MATERIAIS E MÉTODOS ....................................................... 4
PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL .................................... 5
RESULTADOS E DISCUSSÕES ............................................... 6
CONCLUSÕES ............................................................................ 9
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................... 10
