Escoamento em meio poroso

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ

CENTRO DE TECNOLOGIA

GRADUACAO EM ENGENHARIA DO PETRÓLEO

DISCIPLINA DE LABORATÓRIO DE ENGENHARIA DE PETRÓLEO

RELATORIO AULA 3 – MEIO POROSO – PERDA DE CARGA E FLUIDIZAÇÃO            

ANTONIO GLADSTONE PEREIRA DE MATOS                                    0338317

FRANCISCO IVAN VIANA MORAIS                                                       0336805

HERGO DA SILVA LIMA                                                                           0337767          

Fortaleza

2015

1 INTRODUÇÃO  

O estudo dos fenômenos de escoamento em meios porosos tem sido de grande interesse por diversas áreas das ciências, no campo das engenharias o estudo dos escoamentos de fluidos representa uma etapa importante nos processos industriais, no ponto de vista de eficiência (torres de absorção), seletividade e conversão (reações catalíticas), processos de separação, entres outros fatores. Os experimentos realizados nessa prática tiveram como principal objetivo analisar o fenômeno de escoamento em colunas de leito poros fixo e leito poroso fluidizado, realizados experimentos a varias vazões observou-se a altura e a variação de pressão decorrente da passagem do fluido pelas colunas. Através de análises dos dados obtidos, foi possível comparar os leitos estudados.

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Figura 1- Leito fixo(à esquerda) e leito fluidizado(à direita)

1. LEITO FIXO

O escoamento de fluidos através de leitos de partículas (leito fixo) é uma prática muito comum. Em muitas operações industriais a fase fluida escoa através de uma fase sólida particulada (fase sólida estacionária). O estudo desse escoamento em meios porosos granulares (leito fixo) apresenta grande importância, devido a sua vasta aplicabilidade industrial e tecnológica, tais como: na Engenharia Petrolífera, com o escoamento de óleo, água e gás nos reservatórios subterrâneos; na Hidrologia, em leitos de areia para a purificação de água; na Engenharia Química, em reatores de leitos catalíticos (catálise heterogênea) entre outros.

1. LEITO FLUIDIZADO

A fluidização é um processo 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.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. LEITO POROSO FIXO

Dados: ΔPo = 195mm de água                  Qo =1L/min

Inicialmente ajustou-se a bomba e a válvula de entrada de água no sistema com uma vazão determinada na qual as colunas do manômetro estivessem no mesmo nível (ponto de equilíbrio), pois, no instante inicial, a variação de pressão deve ser igual à zero. A válvula de entrada da água foi aberta com a finalidade de aumentar a vazão inicial, provocando uma variação no manômetro, o qual, a partir de sua leitura, determinou-se a diferença de pressão provocada. A vazão inicial foi de 1L/min provocando um ΔPo   = 195mm de água.

O procedimento experimental foi repetido para diferentes vazões de água, aumentada em uma unidade, obtendo-se os dados experimentais de acordo com a tabela 1:

Tabela 1: Leito fixo

Vazão – Q(L/min)	1	2	3	4	5	6	7	8
Perda de carga - ΔP (mm de água)	195	220	250	280	335	390	440	520
Altura do leito – H(mm)	740

Ao final observou–se o aumento da perda de carga com o aumento da vazão.

1. LEITO POROSO FLUIDIZADO

Dados: Fluido manométrico (clorofórmio)

Qo= 1L/min

ΔPo = 10mm de clorofórmio

HLo = 490mm

Repetiu-se o processo feito para leito fixo, ajustando a bomba e a válvula de entrada no sistema com uma vazão determinada na qual as colunas do manômetro estivessem no mesmo nível (ponto de equilíbrio), pois, no instante inicial, a variação de pressão deve ser igual à zero. A válvula de entrada foi aberta com a finalidade de aumentar a vazão inicial, provocando uma variação no manômetro, o qual, a partir de sua leitura, determinou-se a diferença de pressão provocada. A vazão inicial foi de 1L/min provocando um ΔPo   = 10mm de clorofórmio.

O procedimento experimental foi repetido varias vezes para diferentes vazões, aumentada em uma unidade, obtendo-se os dados experimentais de acordo com a tabela 2:

Tabela 2: Leito fluidizado

Vazão – Q(L/min)	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
ΔP (mm de clorofórmio)	10	15	25	40	55	65	65	65	65	65	65	65
Altura do leito – H(mm)	490	510	535	550	570	595	615

Ao final observou–se o aumento da perda de carga até uma variação da vazão de 6L/min, a partir de uma Q = 7L/min a perda de carga manteve-se constante e altura do leito passou a variar com o movimento do fluido e dos sólidos.