A CARACTERIZAÇÃO DO ESCOAMENTO NÃO IDEAL

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO[pic 1]

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA 2

RELATÓRIO DE AULA PRÁTICA

CARACTERIZAÇÃO DO ESCOAMENTO NÃO IDEAL

DTR

ALUNA: Tatiana Calderón de Araujo

PROFESSOR: Nelson Medeiros

TURMA: QA

Setembro de 2017

RECIFE – PE

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO...................................................................................................1

1. OBJETIVOS .......................................................................................................1

1. MATERIAIS E MÉTODOS...............................................................................2

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO ........................................................................3

1. CONCLUSÃO ...................................................................................................11

1. REFERÊNCIAS ................................................................................................11

ANEXO ..............................................................................................................12

---

1. INTRODUÇÃO

Durante os projetos de reatores é comum fazer uso de diversas considerações que tornam a operação mais simples, dentre elas a consideração de que o escoamento do fluido é ideal. Reatores contínuos como os reatores do tipo pistão todas as moléculas permanecem no sistema o mesmo intervalo de tempo, desde o instante em que entram até o momento saem, possuindo assim o mesmo tempo de residência. Entretanto, nos sistemas reais fatores como reciclo do fluido podem fazer com que com que partículas do fluido que entraram no reator em determinado momento tomem tempos diferentes até a saída.

Os desvios no escoamento podem acontecer por exemplo como caminhos preferenciais, pontos de estagnação ou zonas mortas. Nesses casos, com a perda da uniformidade no tempo de residência é necessário observar o comportamento real dos elementos que percorrem o reator. O conhecimento dessa distribuição dos tempos de residência permite avaliar o comportamento de sistemas contínuos reais.

A aplicação de técnicas para as medidas da distribuição dos tempos de residência (DTR) e para o coeficiente de dispersão axial (Dax) para um sistema de uma simples fase, é estabelecida segundo LEVENSPIEL, 1972. Estas técnicas permitem a análise da resposta de um sistema a um impulso aplicado. Que pode ser feita a partir da introdução de um marcador ou traçador. O traçador deve ser escolhido tal qual não se alterem as propriedades físicas da mistura nem interfira na dinâmica do escoamento.  

A perturbação ao sistema pode ser feita com a aplicação do traçador de forma brusca e a resposta gráfica surge na forma de um pulso ou gaussiana. Já o método do degrau conta com uma aplicação mais branda e contínua, e nesse caso a resposta surge como um degrau positivo ou negativo.

Os parâmetros mais comumente utilizados para caracterizar a DTR são o tempo de residência médio (τ) e a variância (σ²). Também se faz o uso da variância reduzida (σ2) que é definida como sendo a variância dividida pelo quadrado do tempo de residência médio.

1. OBJETIVOS

Realizar o levantamento experimental da distribuição de tempos de residência (DTR) em reatores químicos, a partir da determinação da condutividade em relação ao tempo, calcular o tempo médio de residência, variância e comparar os resultados experimentais com curvas de modelos pré-definidos para a detecção de possíveis problemas de escoamento.

1. MATERIAIS E MÉTODOS

1. Materiais

• Gluconato de sódio 0,03 M
• Ácido glicólico 5g/L
• Ácido sulfúrico 4mM
• Água destilada
• Reator tubular
• Béquer de 1 L
• Seringa de 1mL
• Mangueiras
• Bomba peristáltica
• Cromatógrafo

1. Procedimento

        Para a realização deste experimento determinou-se inicialmente as vazões de água destilada a serem trabalhadas. Com o auxílio de uma proveta de 50mL e um cronômetro, cronometrou-se o tempo que levava para preencher um determinado volume da proveta. Nesta primeira etapa do experimento, foi realizado com o auxílio do cromatógrafo líquido HPLC, foi injetado cerca de 1 a 2 mL de solução de ácido glicólico 5g/L, onde a fase móvel é composta por ácido sulfúrico a 4mM; para gerar um impulso de concentração na entrada do reator.

Na segunda parte do experimento, foi necessário determinar três vazões de escoamento diferentes. Em seguida para cada uma das vazões estipuladas, trocou-se a mangueira do recipiente com água destilada para o béquer com o traçador escolhido (gluconato de sódio 0,03M) para geração de um distúrbio degrau, avaliou-se a variação do índice de refração do sistema com tempo. A determinação da condutividade com o tempo foi realizada utilizando o sistema descrito na Figura 1 utilizando-se o software existente no computador.

[pic 2]

Figura 1: Esquema simplificado do sistema utilizado no experimento. (1) Reservatório de água destilada; (2) Reservatório de descarte da solução; (3) Seringa para injeção do traçador; (4) Coluna de vidro recheada com anéis de Rashing; (5) Condutivimetro; (6) Computador com interface e software para coleta das condutividades; (7) Bomba. 

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Antes da injeção do traçador determinou-se as vazões a serem trabalhadas como sendo 0,6mL/min, 0,8mL/min, 1mL/min e 1,2mL/min. Após a adição do traçador, pode-se observar a resposta do sistema através dos gráficos referentes à variação da condutividade ao longo do tempo, representados pelas Figuras 2 a 5.