Exercícios Resolvidos de Fluidização

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Enunciado

Um leito fluidizado é formado adicionando-se 100 kg de zeólita ( d   =   100   µ m , ρ S   =   2,5   g / c m 3   e   Φ   =   0,8 ) a uma coluna com 30   c m de diâmetro. Como distribuidor de gás, utilizar-se-á uma placa sinterizada de 1   c m de espessura com k   =   10 - 8 c m 2 e ε   =   0,4 . Sabendo-se que o fluido tem as propriedades do ar a 500   ° C   e   1   a t m e que a altura nas condições de fluidização mínima é 125   c m , pede-se:

  1. A velocidade do gás na fluidização mínima.

Passo 1

Para saber a velocidade de fluidização mínima, podemos usar aquela expressão que vimos na teoria que vale pra qualquer ponto da fluidização:

μ K 1 + C K ρ q μ q = 1 - ε ( ρ S - ρ ) g

Precisamos determinar K ,   C   e   ε m f pra poder calcular q m f ; o μ   e   ρ vamos ter que procurar em tabela pras condições que ele deu.

Propriedades do ar a 500   ° C   e   1   a t m

μ = 3,5 . 10 - 4   P o i s e

ρ = 4,56 . 10 - 3 g c m 3

No caso do ρ , se não tivéssemos o valor tabelado poderíamos assumir gás ideal e calculá-lo, por exemplo.

Passo 2

Bora determinar ε m f logo.

ε = v o l u m e   d e   " v a z i o " v o l u m e   t o t a l = v o l u m e   t o t a l - v o l u m e   d e   p a r t í c u l a s v o l u m e   t o t a l

Usando o CGS:

ε m f = π . ( 30 ) 2 4 . 125 - m p ρ S π . ( 30 ) 2 4 . 125 = 88350 - 100 . 10 3 2,5 88350 = 88350 - 40000 88350 = 0,55

Agora que temos ε m f , podemos calcular K m f :

K m f = Φ d - 2 ε m f 3 36 β 1 - ε m f 2 = ( 0,8.100 . 10 - 4 ) 2 . 0,55 3 36.5 . 1 - 0,55 2 = 2,9 . 10 - 7   c m 2

Para C , temos a correlação de Santana e Massarani:

C = 0,13 K 0 K 0,37 + 0,10 K 0 K 0,01 0,98 ε - 3 2  

Em que K 0 = 1 . 10 - 6   c m 2 e essa correlação é válida para valores de K entre:

K ϵ 1 . 10 - 9   ,   1 . 10 - 3   c m 2

Daí:

C m f = 0,13 K 0 K m f 0,37 + 0,10 K 0 K m f 0,01 0,98 ε m f - 3 2 = 0,77

Usando tudo isso lá naquela equação do passo 1:

μ K 1 + C K ρ q μ q = 1 - ε ( ρ S - ρ ) g

3,5 . 10 - 4 2,9 . 10 - 7 1 + 0,77 2,9 . 10 - 7 . 4,56 . 10 - 3 . q 3,5 . 10 - 4 q = 1 - 0,55 2,5 - ( 4,56 . 10 - 3 ) 981

q = 0,9 1 c m s

Resposta

q = 0,9 1 c m s

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)