Exercícios Resolvidos de Agitação e Mistura I

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Enunciado

Em um certo processo fermentativo aeração é necessária. Borbulha-se ar esterilizado pelo fundo do reator através de um dispositivo.O processo também necessita de agitação. Visando manter as bolhas de ar o maior tempo possível em contato com o líquido contido no tanque, qual fluxo deve ser predominante, preferencialmente, no tanque agitado?

Passo 1

Então, nessa questão a gente vai ter que primeiro lembrar dois três tipos de fluxo existentes:

  • Fluxo Radial:
  • Fluxo Axial (= fluxo longitudinal):
  • Fluxo Tangencial (= fluxo rotacional):
  • Agora, bora pensar nesses fluxos associados a uma bolha de ar qualquer injetada. A bolha possui densidade menor do que o líquido então vai, inevitavelmente, subir. Eventualmente ela chega na superfície e sai do líquido.

    O lance é avaliar se a agitação vai contribuir para esse percurso da bolha até a superfície ser mais ou menos rápido.

    Passo 2

    Bora pensar o que acontece com uma bolha de ar presente no fundo do reator quando cada um dos 3 tipos de fluxo possíveis existe.

  • Fluxo Radial:
  • Pelo desenho, a gente vê que logo que a bolha chega no fundo do reator, vai ter uma corrente jogando-a mais pra cima, pra altura do impelidor. Logo depois a bolha será lançada para a parede e, assim como pode voltar ao fundo, pode ser projetada para cima. E isso DIMINUI o tempo que ela passa no líquido.

  • Fluxo Axial (= fluxo longitudinal):
  • Nesse tipo de fluxo, a coitada da bolha não tem nem chance... assim que entra no fundo do tanque já tem uma corrente jogando-o pra superfície e a tirando do contato com o líquido. Esse é o pior dos casos e ocorre, também, a diminuição do tempo de contato.

  • Fluxo Tangencial (= fluxo rotacional):

Finge que ainda não sabe que a resposta é fluxo rotacional haha Pensa comigo. Se NÃO houvesse nenhuma agitação, a bolha injetada ia seguir em linha reta do fundo do reator até o topo, certo? Vamos dizer que isso ia levar um tempo t .

Quando há fluxo tangencial, a bolha vai continuar, inevitavelmente, subindo em direção à superfície. No entanto, ela não vai subir em linha reta e sim “girando” ao longo do reator, devido ao movimento rotacional do fluxo gerado. E, como o percurso será MAIOR, o tempo para percorrê-lo também será MAIOR então a bolha permanecerá mais tempo em contato com a fase líquida.

Resposta

Fluxo rotacional