RELATÓRIO PRÁTICA 04 – DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE RESIDÊNCIA
Por: Mariane Pimentel • 2/8/2021 • Relatório de pesquisa • 984 Palavras (4 Páginas) • 146 Visualizações
UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO[pic 1]
CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA 1
RELATÓRIO PRÁTICA 04 – DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE RESIDÊNCIA
ALUNA: Mariane Pimentel Felix da Silva
PROFESSOR: Nelson Medeiros de Lima Filho
TURMA: QC
Julho/2021
RECIFE/PE
- INTRODUÇÃO
Na indústria química, o projeto de reatores químicos geralmente trata de aspectos que variam da concepção e/ou otimização do processo de fabricação de produtos de interesse comercial. Neste campo, o estudo do comportamento hidrodinâmico de reatores contribui para o aumento da eficiência desses sistemas. Isso permite obter equações de desempenho e modelos mais satisfatórios para cada sistema.
A caracterização do escoamento de reatores é determinada pela distribuição dos tempos de residência (DTR) do fluido que escoa através do vaso. A DTR é obtida por meio de uma técnica experimental, denominada técnica de estímulo-resposta, a partir da injeção de um elemento traçador no reator. Este método é comumente utilizado em projetos e análises de engenharia química para avaliar quantitativamente os parâmetros cinéticos e o transporte em reatores químicos.
A resposta da coluna tubular em “plug-flow” frente a uma entrada em impulso é uma saída em impulso com atraso de tempo, e, geralmente, o escoamento em colunas tubulares industriais não pode ser representado por equações matemáticas simples. Deste modo, empregam-se modelos contendo parâmetros empíricos que são ajustados de maneira a prever o comportamento real do sistema. Para sistemas tubulares reais os melhores modelos são o de dispersão e de tanques de mistura em série.
- OBJETIVOS
- O levantamento experimental da distribuição de tempos de residência (DTR) em coluna recheada.
- Determinação de parâmetros dos modelos analíticos da distribuição de tempos de residência.
- Detecção de problemas de escoamento.
3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL
3.1 Material
Os materiais e equipamentos utilizados na prática estão descritos na Tabela 1.
Tabela 1 – Materiais e equipamentos | |
Material | Quantidade |
Reservatório de água destilada | 01 |
Bomba | 01 |
Seringa | 01 |
Coluna em aço inox | 01 |
Detector índice de refração | 01 |
Computador com interface e software para coleta das condutividades | 01 |
Reservatório de descarte da solução | 01 |
Esferas de vidro | - |
Solução de Glicerol 20g/L | - |
- Procedimento
- Colocou-se uma determinada vazão volumétrica de água destilada na bomba.
- Mantendo-se a vazão constante, injetou-se o volume do traçador a ser regulado por um loop de 20 microlitros, através de uma válvula, de modo a gerar pulso de concentração na saída da coluna.
- O software carregou os dados de curva de concentração em função do tempo.
- Os dados foram tratados para determinados parâmetros do escoamento.
- Plotaram-se os dados obtidos, extraindo os possíveis peaks que ocorrem devido ao fato de variações bruscas no sinal elétrico.
- Observando o perfil da curva obtida, concluiu-se se existe uma forte ou fraca dispersão axial.
- Calculou-se o tempo médio de residência e a variância.
- Plotaram-se as curvas E(θ) x θ para os modelos correspondentes, juntamente com a os dados experimentais normalizados, (C/Cmáx) x θ.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
De acordo com os dados fornecidos, foram calculados os parâmetros necessários para encontrar as curvas características à cada vazão estudada e para cada modelo abordado. As fórmulas para cálculo de cada modelo e os resultados respectivos às curvas para cada vazão estão descritos a seguir.
[pic 2]
[pic 3][pic 4]
Equação 1 Equação 2 Equação 3
[pic 5]
Quadro 1 – Equações com fórmulas para cálculo dos parâmetros para cada modelo
As curvas normalizadas de concentração para cada vazão são mostradas abaixo.
[pic 6][pic 7]
Figura 1 - Curva normalizada para a vazão de 0,3 mL/min Figura 2 - Curva normalizada para a vazão de 0,5 mL/min
[pic 8][pic 9]
Figura 3 - Curva normalizada para a vazão de 0,7 mL/min Figura 4 - Curva normalizada par a vazão de 0,9 mL/min
...