Fluidizacao

SUMÁRIO

1. Introdução ------------------------------------------------------- 1

2. Definição -------------------------------------------------------- 2

3. Regimes de Fluifização --------------------------------------- 3

4. Vantagens e Desvantagens dos leitos sólidos fluidizados --- 4

5. Aplicações do leito fluidizados ------------------------------ 6

6. Conclusões ----------------------------------------------------- 7

7. Referências ---------------------------------------------------- 8

1. INTRODUÇÃO

A fluidização é uma operação unitária que envolve a interação do sólido com um fluído. Este fenômeno pode ser observado quando um leito de sólidos é submetido à passagem vertical e ascendente de um fluído distribuído uniformemente por uma placa perfurada que sustenta o leito.

Assim que se inicia a fluidização a força de atrito entre as partículas e o fluído se equivale ao peso das partículas. A queda de pressão no leito torna-se aproximadamente constante e o movimento do sólido dentro do leito é similar a um fluído, por causa da turbulência que é ocasionada.

Durante o processo de fluidização pode-se observar diferentes regimes, os quais dependem de fatores como: estado físico do fluído, características do sólido, densidade do fluído e da partícula, distribuição granulométrica do sólido e velocidade.

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2. DEFINIÇÃO

A fluidização ocorre quando um fluxo de fluido (gás ou liquido) ascendente através de um leito de partículas adquire velocidade suficiente para suportar as adquire velocidade suficiente para suportar as partículas, porém sem arrastá-las junto com o fluido.

O leito assume então o aspecto de um liquido em ebulição e devido a isso surgiu o termo ‘’fluidizado’’.

A fluidização é feita através de jatos de ar (quentes/frios – depende da aplicação) verticais em uma placa de distribuição. Tipicamente, o ar pressurizado entra no leito fluidizado através de vários orifícios de uma placa de distribuição, localizada no fundo do leito fluidizado. O ar sobe através do leito, suspendendo as partículas sólidas. Se a entrada de fluido estiver desabilitada, o leito pode se estabilizar ou grudar em cima da chapa.

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3. REGIMES DE FLUIDIZAÇÃO

Um conjunto de partículas em uma coluna é chamado de leito de partículas. Quando um fluído é injetado na parte inferior desta coluna, este escoamento exerce uma força individual em cada partícula. Na fluidização, a força da gravidade que age nas partículas é compensada pelas forças de arraste exercidas pelo escoamento local do fluído. Este escoamento é diferente para cada partícula, fazendo que o comportamento de cada partícula seja único.

Na figura 2 abaixo, podemos verificar os regimes decorrentes no processo de fluidização, do regime laminar ao turbulento.

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Figura 2: Diferentes regimes de fluidização. No caso de um fluído ascendente passar pela coluna de fluidização de partículas finas a uma velocidade baixa o fluído infiltra nos espaços vazios entre as partículas estacionárias. Isto é chamado de leito fixo como mostra a figura 2.a. Com o aumento da velocidade do fluído, as partículas se separam e começam a vibrar e se movimentarem em pequenas regiões. Com o leito recém fluidizado, a velocidade atingida ainda é mínima, entretanto já é capaz de suspender as partículas pelo fluído escoante. Neste ponto as forças entre as partículas e o fluído se equivalem fazendo com que a componente vertical das forças de compressão entre as partículas vizinhas desaparece. E com isso a queda de pressão em qualquer seção do leito é igual ao peso do fluído e das partículas naquela seção. Este estado também é conhecido como estado de mínima fluidização. fluidizado homogêneo, isto é mostrado na figura 2.b Com uma velocidade acima da mínima fluidização pode provocar uma progressiva expansão. Dessa forma as instabilidades são amortecidas e continuam pequenas e a heterogeneidade não é observada. Esta condição somente é conseguida sob condições especiais de partículas finas e leves com gases densos a altas pressões. Sendo assim o leito é chamado de leito fluidizado particulado ou leito A altas taxas de escoamento provocam grandes instabilidades como borbulhamento e canalização. A agitação é mais violenta e o movimento dos sólidos se torna mais vigoroso. O leito não expande muito mais que o seu volume na mínima fluidização. Este leito é conhecido como leito fluidizado agregativo, leito fluidizado heterogêneo ou leito fluidizado borbulhante, como é visto na figura 2.c. Em um sistema de fluidização as bolhas formadas no fluído crescem e se agregam conforme elas ascendem o leito. E num leito de maior profundidade elas podem se tornar maiores e se espalham através do vaso. As partículas menores se agregam e se aproximam mais da parede do leito e descem ficando mais ao redor das bolhas. Já as partículas mais grosseiras a parte do leito que se encontra acima da bolha é empurrada para cima funcionando como um pistão. Este regime é chamado de fluidização intermitente, como mostra a figura 2.d. A velocidade terminal do sólido é excedida quando as partículas finas são fluidizadas com velocidades relativamente altas de fluído. A superfície superior do leito desaparece, e o transporte torna-se apreciável. Ao invés de se observar bolhas, se observa um aglomerado de sólidos que rege um movimento turbulento. Isto caracteriza a fluidização turbulenta, como podemos ver na figura 2.e. Com o aumento da velocidade do fluído, os sólidos são carregados do leito, que caracteriza um leito fluidizado disperso, ou diluído com transporte pneumático