Ventilacao operacoes unitarias, Slides de Física

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TA 631 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS ITA 631 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS I

Exercício Exercício

Ventilação Ventilação

Aula 18: 25/05/

Introdução:

Uma maneira eficiente

de armazenar e secar grãos é

colocá-los em silos com

circulação de ar.

Dispõe-se de um silo, cuja

dimensão está explícita no

esquema seguinte.

O produto é soja e a vazão de ar requerida é de 5 m

3

/min/ton.

Deseja-se saber:

1) perda de carga total;

2) potência útil total;

3) tipo de ventilador que deve ser usado.

P P v v z z pés E v gz P W v gz P V f 25 ˆ 2 ˆ 2 1 2 1 2 2 1 2 2 1 2 1 1           

Resolução:

1) Perda de carga total:

Partindo-se do balanço de energia mecânica tem-se:

  V f

W g z z E

2 1

A energia friccional total é igual à soma das energia friccionais

parciais que são:

A) na tubulação

B) na placa de orifício

C) no cotovelo

D) na expansão para entrada do silo

E) nas paredes do silo

F) na chapa perfurada

G) na camada dos grãos

H) na contração para saída do silo

Portanto:

m s

m s

ton

ton

m

v

A

M

v Q

ton

m

Q

massade soja

vazãode ar

1 min

min.

min.

2 3 3

Com o valor da velocidade dentro do silo, podemos calcular a

vazão mássica do ar:

s kg m m v A  0 , 20  1 , 0  16 , 44  3 , 29       Velocidade do ar dentro do silo antes de atravessar a camada de grãos

A velocidade na saída do silo (ponto 2):

m s ft m ft x m kg kg s v d onde A A m v 20 , 01 / ) 0 , 305 ( 1 , 5 4 1 , 0 3 , 29 / 4 2 3 2         

Com estes valores podemos então calcular a energia

friccional.

f D = 0, 5 Re  5 , 08 x 10 Diagrama de Moody Exercício

b) na placa de orifício:

  (^22) 2 2 1001 , 00 / 2 20 , 01 5 5 2 ˆ E m s onde k v E k fb fb o O    

c) no cotovelo (raio longo):

2 2 fc

90 , 09 m /s

v

E k

 

m s

ft

ft

E

fa

2

2 ˆ 2 v D L E f fe D  5 , 08 10 0 , 020 0 , 018 10 0 , 305 1 0 , 20 15 Re 4 3                   D f ft m ft     (^422) 2 2 , 8 10 / 2

E m s fc

e) nas paredes do silo (3 até 4):

Calculando f através do diagrama de Moody e Re, tem-se:

Logo:

f D = 0, 4 Re  5 , 08 x 10 Diagrama de Moody Exercício

Q  CFM / A

g) na camada de grãos:

Para o cálculo da energia friccional desta etapa usaremos o

gráfico onde entramos com o valor de

(ft

3

/min/área)

Queda de pressão em polegadas de H 2 O por pé de profundidade de produto SOJA Q = 40 ft/min ft in H O h P 2  3 , 6 

      (^22) 2 2 2 2 2 2 80 , 08 / 2 20 , 01 0 , 40 ˆ 0 , 40 15 0 , 305 0 , 5 0 , 305 0 , 4 1 0 , 4 1 2 ˆ E m s k D d k v E k fg c c f fg c                        

h) na contração para saída do silo:

2 2 4

E m s

E

E E E E E E E E E

fT fT fT fa fb fc fd fe ff fg fh



H m gas

g

W

s

m

s

m

ft

m

ft

s

m

W

W g z z E

V fT

2 2 2 2 2 2 1

Portanto: