O Objetivo Principal Foi Determinar A Fluidização Das Partículas Para Diferentes Percentagens De Caudal.
Por: laurandrade18 • 10/10/2023 • Relatório de pesquisa • 2.449 Palavras (10 Páginas) • 100 Visualizações
[pic 1]FLUIDIZAÇÃO
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Sumário
O objetivo principal foi determinar a fluidização das partículas para diferentes percentagens de caudal.
Esta atividade laboratorial foi divida em duas fases. A primeira teve como propósito, determinar a diferença de pressão lida no manómetro e ler a altura que as partículas atingiram na coluna de fluidização, através do manuseamento do rotâmetro. A segunda fase baseou-se no cálculo da porosidade através dos volumes das partículas e dos espaços vazios entre elas, bem como, a massa volúmica das partículas.
Concluímos que a porosidade e a velocidade de fluidização são diretamente proporcionais. Ao comparar os valores obtidos para a parte teórica e experimental concluímos que se encontra de acordo com o esperado. A relação entre a variação da pressão e a velocidade de fluidização, não se encontram de acordo com o esperado.
O valor da velocidade de fluidização teórica é de 2,31E-02 m/s e da velocidade de fluidização experimental é de 3.47E-02 m/s.
Índice
Introdução 3
Métodos 4
Resultados e Discussão 5
Conclusões 8
Introdução
No âmbito da unidade curricular Fenómenos de Transferência II realizamos esta atividade laboratorial sobre fluidização para complementar o estudo realizado em Mecânica de Fluidos.
A fluidização consiste num aumento de velocidade de um fluido ascendente através de um leito de partículas, de modo a suportá-las, mas não as arrastar junto com o mesmo. Existem dois tipos de fluidização: a fluidização homogênea utilizada nesta prática laboratorial e a fluidização agregativa utilizada especificamente para gases. Esta apresenta diversas vantagens como a agitação contínua das partículas, elevados coeficientes de transferência de calor e massa que leva a trocas de calor muito rápidas entre sólidos e fluidos e uniformização da temperatura em todo o leito.
[pic 7]Em contraste, também apresenta algumas desvantagens como a perda de sólidos por arrastamento de partículas finas e o grande consumo de energia.
A fluidização depende da velocidade mínima de fluidização que corresponde ao momento em que as partículas começam o seu movimento. Abaixo desta velocidade o leito não fluidiza; bastante acima dela as partículas são levadas para fora do leito e um pouco acima da velocidade mínima o leito fluidiza normalmente, como podemos ver na figura1.
Idealmente, as etapas de fluidização estariam de acordo com a figura2, onde de A a B há um aumento de velocidade e da variação de pressão do fluido, de B a C o leito está fluidizado, de C a D com o aumento de velocidade há pouca variação na pressão devido à mudança da porosidade do leito, que mede a fração de espaços vazios do leito, e de D a E a variação da pressão é constante com o aumento da velocidade de fluidização. Após o ponto E as partículas são arrastadas pelo fluido.
Esta prática laboratorial teve como objetivo determinar a fluidização das partículas para diferentes percentagens de caudal recorrendo à observação das diferenças de altura do manómetro diferencial e coluna de fluidização para os diferentes caudais e diferentes rotâmetros. A instalação experimental utilizada está representada na figura3.[pic 8][pic 9]
Métodos
A primeira fase desta atividade laboratorial consistiu no ensaio de fluidização.
Iniciou-se ao ligar a bomba para que a mesma permitisse a circulação de água para o rotâmetro. Através do rotâmetro ajustaram-se as percentagens de caudal com o intuito de analisar a diferença de pressão no manómetro. Simultaneamente, leu-se no papel milimétrico da coluna de fluidização a altura que as partículas atingiam. Repetiu-se este processo para cada percentagem de caudal.
A segunda fase começou com a pesagem da proveta, seguida da pesagem destas com as partículas de vidro, recorrendo a uma balança, para obter a massa das partículas. Posteriormente, colocamos as partículas numa proveta graduada, para obter o volume que estas ocupam, incluindo os espaços vazios entre elas. De imediato, foi adicionado 30ml de água às partículas, de modo a obter o volume das mesmas. Por último, foi calculada a diferença do volume das partículas com os respetivos espaços vazios e apenas o volume das partículas, para adquirir o volume dos espaços vazios. Com este valor, e o volume das partículas, foi calculada a porosidade pela equação 2.1. Recorreu-se ao valor da massa e do volume das partículas, para obter a massa volúmica das mesmas com a equação 2.2.
(2.1)[pic 10]
(2.2) [pic 11]
Resultados e Discussão
A relação entre a variação de pressão e a velocidade de fluidização (equação 3.1) depende das propriedades do fluido e das condições experimentais. Para o leito fixo quando a velocidade de fluidização aumenta, a variação de pressão também aumenta. Isso ocorre porque a velocidade do fluido aumenta, o que faz com que mais partículas sejam arrastadas pelo fluido e, consequentemente, ocorra uma maior colisão entre as partículas, aumentando a resistência do fluido, como pode ser observado na figura 4. No entanto, para o leito fluidizado é esperado que a variação de pressão se mantenha constante ao longo do aumento da velocidade de fluidização.
Ao comparar os valores obtidos para a variação de pressão teórica (equação 3.2) e experimental (equação 3.3) representada, respetivamente, pelas figuras 4 e 6, concluímos que não se encontram totalmente de acordo com o esperado. Na figura 4, correspondente ao gráfico da variação de pressão teórico, quanto ao leito fixo, a variação de pressão aumenta linearmente com a velocidade superficial do fluido. Contudo, na figura 6, correspondente ao gráfico da variação de pressão experimental, a variação de pressão aumenta, mas não de forma linear. Na figura 4, no leito fluidizado a variação de pressão não se mantém constante durante todo esse período. No momento em que fluidiza este estabiliza, no entanto volta a aumentar, mas não de forma tão acentuada como no leito fixo. Relativamente à figura 6, a variação de pressão no leito fluidizado não chega a ficar constante, visto que, não atinge valores de velocidade suficientes para ficar totalmente fluidizado.
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