A TRANSFERÊNCIA DE MASSA EM DUTOS CIRCULARES

UNIVERSIDADE ESTADUAL DO OESTE DO PARANÁ[pic 1]

CENTRO DE ENGENHARIAS E CIÊNCIAS EXATAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I

GABRIEL LOPES PRADO ANGHINONI

TRANSFERÊNCIA DE MASSA EM DUTOS CIRCULARES

TOLEDO/PR

2017

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RESUMO

        

        Transferência de massa é um fenômeno de grande importância em vários processos da indústria e também de outros setores, sendo assim de grande interesse de, praticamente todas as Engenharias. Este experimento teve como objetivo determinar experimentalmente o coeficiente de transferência de massa convectivo em dutos circulares e comparar com as correlações disponíveis na literatura. O módulo experimental fora montado de forma a obter uma troca de massa entre a água presente em um capilar, com o escoamento de ar dentro de um duto circular. Comparando-se os resultados obtidos, percebeu-se um grande desvio entre os valores obtidos experimentalmente com os de correlações, devido ao fator predominante em cada abordagem. Concluiu-se que os objetivos foram alcançados, embora os resultados encontrados não serem satisfatórios.

LISTA DE EQUAÇÕES

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1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Neste procedimento utilizaríamos os seguintes materiais: Tubulação de PVC, Capilar de vidro, Compressor de ar, Bomba, Água, Anemômetro, Cronômetro, Termômetros de bulbo seco e úmido, Paquímetro e Régua. Porém, a prática em questão não pôde ser realizada.

Os dados utilizados para os cálculos a seguir foram estipulados com base nos dados obtidos em outras práticas de outros anos da disciplina de Laboratório de Engenharia Química I.

A Tabela 1 apresenta a distância no tubo capilar e o tempo para cada distância, em três velocidades diferentes. A temperatura média estipulada de bulbo seco é TBS = 299,4 K, e a de bulbo úmido TBU = 289,9 K.

Tabela 1: Dados experimentais da distância no tubo capilar e o tempo para três velocidades diferentes.

Velocidade (m/s)	Tempo (± 0,05 s)
L (cm)	v1 = 0,58 m/s	v2 = 1,78 m/s	v3 = 4,82 m/s
10	0,00	0,00	0,00
9	38,66	44,91	20,37
8	90,04	92,81	39,06
7	145,26	131,78	58,18
6	189,20	183,11	79,16
5	244,11	221,75	94,28
4	304,28	275,52	114,54
3	353,31	313,11	134,59
2	393,99	361,23	158,43
1	476,76	422,25	171,84
0	495,81	466,23	199,21

Analisando-se os dados, percebe-se que a água percorreu os 10 cm da tubulação mais rápida, ou seja, em menor tempo, para o escoamento 3, que tem uma velocidade média de 4,82 m/s, como esperado. O primeiro escoamento, de 0,58 m/s, foi o que a água levou mais tempo para percorrer, o que também era esperado.

Com os dados da Tabela 1, plotou-se três gráficos de distância no tubo capilar em função do tempo, um para cada velocidade, e aplicou-se um ajuste linear nos dados. Os três gráficos estão apresentados nas Figuras 1-3, e as Equações das retas, com seus respectivos coeficientes de determinação R², estão expostos na Tabela 2.

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Figura 1. Distância do tubo capilar em função do tempo para a velocidade 1.

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Figura 2. Distância do tubo capilar em função do tempo para a velocidade 2.

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Figura 3. Distância do tubo capilar em função do tempo para a velocidade 3.

Tabela 2: Dados dos ajustes lineares para as curvas de distância em função do tempo.

Velocidade	Coeficiente angular da reta (cm/s)	Coeficiente linear da reta (cm)	Coeficiente de determinação
1	-0,019	9,798	0,997
2	-0,021	9,919	0,998
3	-0,051	9,972	0,998

Analisando-se os dados da Tabela 2 e os gráficos, percebe-se que os ajustes lineares são aceitáveis, uma vez que apresentaram R² próximo de 1, e os coeficientes lineares se apresentaram próximos de 10, que é a largura para o tempo inicial (zero). Comparando-se as Equações das retas com a Equação (22), tem-se a seguinte relação, descrita na Equação (23), onde b é o coeficiente angular da reta do ajuste.

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