Trabalho leito fluidizado

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL-REI

CAMPUS ALTO PARAOPEBA

LEITOS FIXO E FLUIDIZADO

Relatório apresentado à disciplina Laboratório de Engenharia Química II sob orientação dos professores Alexandre Bôscaro e Henrique Cárdias.

Breno Souki

Dennis Junior Lara

Guilherme Guimaraes

Laura Torres

Lucas Carcavalli

Ouro Branco-MG

Novembro/2015

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os termos fluidização ou leito fluidizado são usados para descrever a condição de suspensão completa das partículas de um leito, desde que essa suspensão se comporte como um fluido denso. Esse processo ocorre quando um fluxo de fluido (gás ou líquido) ascendente através de um leito de partículas adquire velocidade suficiente para suportar as partículas, mas sem arrastá-las junto com o fluido [1].

A fluidização pode ser empregada em diversas operações, como por exemplo, secagem de sólidos, revestimentos de partículas, aquecimento ou resfriamento de sólidos, pirólise, adsorção, troca iônica entre outras [2].

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Figura 1: Esquema prático de um leito fluidizado.

Neste experimento observou-se o comportamento do leito quando fixo e quando fluidizado, alem da faixa de transição entre ambos e, para cada um deles foram tomadas medidas da diferença de pressão no leito, da altura do leito na coluna de fluidização e da velocidade de escoamento do fluido. O fluido em questão é a água e o leito é constituído por esferas de vidro.

Na fluidização em leito fixo, o fluido é forçado a fluir através de um leito estacionário, a uma baixa vazão. Se as partículas forem muito pequenas, o fluxo nos canais do leito será laminar e a queda de pressão através do leito será proporcional à velocidade superficial. À medida que a velocidade de escoamento do fluido é aumentada, a perda de carga no leito também aumenta, mas a altura do leito permanece quase constante. Entretanto, à uma certa velocidade, o aumento de pressão no leito é contrabalanceado pelo peso das partículas e qualquer aumento de velocidade causa a expansão do leito. Diz-se que, nessa etapa, o leito está iniciando a fluidização e a velocidade acima da qual o leito está fluidizado é definida como a velocidade mínima de fluidização do leito [1].

O experimento foi conduzido de forma a se determinar a perda de carga no leito fluidizado e a velocidade mínima de fluidização. Utilizou-se uma bomba peristáltica para a alimentação do fluido no leito, variando-se a abertura da válvula para obtenção de diferentes pressões. Inicialmente, determinou-se o ponto mínimo de fluidização, ponto que ocorria o início do movimento das esferas de vidro, correspondente a uma altura de leito igual a 0,125 metros e a uma diferença de altura no manômetro de 0,19 m. Posteriormente, variou-se a vazão em três pontos abaixo do ponto de mínima fluidização e em seguida, aumentou-se gradativamente a vazão acima do ponto de mínima fluidização, obtendo também três pontos. Para cada variação de vazão, mediu-se a altura do leito e a diferença de altura no manômetro de tetracloreto de carbono e coletaram-se massas de água em tempos cronometrados a fim de determinar a vazão do escoamento.

A partir dos dados de perda de carga no leito e da vazão de fluido foi possível observar como a diferença de pressão no leito responde à variação da velocidade superficial do fluido antes da fluidização e depois desta. Verificou-se que durante o escoamento, a vazões baixas, a diferença de altura do manômetro aumentava e a altura do leito permanecia constante. Aumentando-se as vazões acima do ponto de início da fluidização, observou-se que a altura do leito e diferença de altura do manômetro aumentava, mas esta aumentava pouco comparando com as vazões abaixo do ponto de fluidização.

Os  dados  coletados  da  altura  do  leito  e  da  diferença  de  altura  registrada  pelo manômetro (ΔH) para cada ponto de operação estão dispostos na Tabela 1.

Tabela1: Valores experimentais de altura do leito e diferença de altura no manômetro.

Ponto de Operação	Altura do Leito (m)	ΔHCCl4  (m)
1	0,101	0,038
2	0,101	0,096
3	0,103	0,185
4	0,125	0,19
5	0,205	0,226
6	0,305	0,26
7	0,4	0,265

As massas de água e o tempo de coleta em triplicara foram utilizadas para calcular as vazões mássicas em cada ponto de operação e a média, como demonstrado no Anexo Memória de Cálculo pelas Equações 1 e 2, e dispostos na Tabela 2.

Tabela 2: Vazão Mássica obtida da coleta de massa e tempo dos pontos de operação.

Ponto de Operação	Massa (kg)	Tempo (s)	Vazão Mássica (Kg/s)	Vazão Mássica Média (Kg/s)
1	2,514	49,64	0,050644641	0,050491176
2,532	50,31	0,050327967
2,47	48,91	0,05050092
2	3,034	43,81	0,069253595	0,069172149
3,066	44,44	0,068991899
3,05	44,03	0,069270952
3	2,852	20,87	0,136655486	0,125560938
3,288	27,94	0,117680744
3,17	25,91	0,122346584
4	2,394	11,07	0,216260163	0,205661371
2,68	14,44	0,185595568
3,1	14,41	0,215128383
5	3,248	10,06	0,322862823	0,310233676
3,48	11,32	0,307420495
3,596	11,97	0,300417711
6	4,02	10,33	0,389157793	0,372301056
4,124	12,31	0,335012185
3,621	9,22	0,392733189
7	2,978	5,38	0,553531599	0,477802514
3,444	7,5	0,4592
4,232	10,06	0,420675944