CARACTERIZAÇÃO DO ESCOAMENTO DE UM REATOR TUBULAR COM ENCHIMENTO DE ESFERAS DE VIDRO

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Universidade do Minho  

MIEBIOL 3ºano 

 

 

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Relatório

Modulo II – DTR’s

 

   

 

   

Grupo 4:  

Ana Patrícia Ribeiro Gonçalves……………………………………………………………………………………...A82103 

Ana Rita Oliveira Alves……………………………………………………………………………………………………A80601

Ana Isabel Ribeiro Cardoso…………………………………………………………………………………………….A83141

Índice

Relatório        1

Sumário        3

Resultados e Discussões        4

Conclusão        14

Bibliografia/Webgrafia        15

Anexos        15

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Sumário

O objetivo deste trabalho é caracterizar o escoamento num reator tubular com enchimento de esferas de vidro. Para tal utiliza-se o modelo do reator pistão com dispersão axial, uma vez que o reator com escoamento pistão ideal tem um comportamento muito parecido com o reator tubular com enchimento de esferas de vidro.

De forma a cumprir o objetivo acima mencionado, iniciou-se pela medição da condutividade de KCl com a utilização de um condutivímetro. Com o apoio de uma curva de calibração da condutividade em função da concentração, elaborada num trabalho anterior, foi possível determinar a concentração de KCL em função do tempo de residência (tr). Com os dados obtidos, observa-se que para caudais aproximados (, ) encontram-se tempos de residência parecidos, ambos compreendidos entre [55, 98] s. Por outro lado quanto maior o caudal menor é o tempo de residência. [pic 3][pic 4]

Através do cálculo do número de moles de entrada do reator e do número de moles de saída do reator, pelo balanço de massas, foi possível determinar a percentagem de recuperação de traçador para cada ensaio, que varia entre [73.34, 79.43] %.

Em seguida, elaborou-se uma distribuição dos tempos de residência, E(tr), experimental e teórica em função dos tempos de residência, tr, em que os picos atingidos na distribuição experimental dos tempos de residência são entre [6.3, 14.3] % menores do que na distribuição teórica, com exceção ao ensaio 3 que são iguais. Foi, também, necessário analisar a distribuição de tempos de residência adimensional, E(Θ), em função do tempo adimensional, para tal, recorreu-se ao cálculo do número de Reynolds, do tempo adimensional, do número de Peclet  e de E(Θ).

Por último, para se conseguir caracterizar melhor o escoamento num reator tubular com enchimento de esferas de vidro, foi necessário corrigir os valores de Peclet e de Θ, para tal, aplicou-se o solve do Excel. Observa-se que não houve alteração no número de Peclet nos ensaios 1 e 4, sendo assim a dispersão destes não sofreu alterações no seu modelo, enquanto que nos ensaios 2 e 3 o número de Peclet previsto é menor do que o valor de Peclet solve, assim sendo, as suas dispersões sofrem alterações. Por outro lado, houve um desvio axial em todos os ensaios devido ao atraso de Θ ente valores de [0.05, 0.10], que equivale a atrasos entre [2.27, 8.53] s do tempo de residência experimental.

Resultados e Discussões

        De modo a cumprir os objetivos deste trabalho, começou-se por medir a condutividade de KCl em 4 ensaios, onde dois eram idênticos (, ,  e ).[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Através dos valores de condutividade obtidos pelo condutivímetro e com o apoio de uma curva de calibração da condutividade em função da concentração (Fig. 1), elaborada em trabalhos anteriores, foi possível determinar a concentração de KCL em função do tempo de residência (tr) e elaborar um gráfico para cada ensaio (Fig. 2).

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Fig. 1: Curva de calibração

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Fig. 2: Valores da concentração de traçador (C) em função do tempo de residência (tr)

        Pela análise da Fig. 2 pode-se observar que para o ensaio 1 os valores de concentração de traçador aumentaram de 0  (que corresponde a um tr de 58 s) até uma concentração de 22.54  (que corresponde a um tr de 73 s), e depois decresceu até ao valor nulo (com tr igual a 98 s), obtendo um intervalo de tempo de residência entre os [58, 98] s. [pic 11][pic 12]

Para o ensaio 2 os valores de concentração de traçador aumentaram de 0  (que corresponde a um tr de 55 s) até uma concentração de 22.38  (que corresponde a um tr de 70 s), e depois decresceu até ao valor nulo (com tr igual a 95 s), tendo um intervalo de tempo de residência [55, 95] s.[pic 13][pic 14]

Para o ensaio 3 o intervalo de tempo de residência é de [38, 68] s, uma vez que os valores de concentração de traçador aumentaram de 0  (que corresponde a um tr de 38 s) até uma concentração de 21.77  (que corresponde a um tr de 53 s), e depois decresceu até ao valor nulo (com tr igual a 68 s).[pic 15][pic 16]

Com um intervalo de tempo de residência de [29, 54] s encontra-se o ensaio 4, em que os valores de concentração de traçador aumentaram de 0  (que corresponde a um tr de 29 s) até uma concentração de 22.23  (que corresponde a um tr de 39 s), e depois decresceu até ao valor nulo (com tr igual a 54 s). [pic 17][pic 18]

Pode-se assim concluir que para caudais idênticos (ensaio 1 e ensaio 2) encontram-se tempos de residência idênticos e que quanto maior for o caudal menor é o tempo de residência, ou seja, menor é o tempo que o traçador passa dentro de um sistema contínuo por uma partícula (tempo entre entrada e saída do sistema).