O Leito Fluidizado

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LEITO FLUIDIZADO

Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina Laboratório de Engenharia Química II sob orientação da professora Jéssika Santos.

 Ana Carolina Assis

Beatriz Resende

Flávia Furtado

Higor Costa

Nahiara Gonzaga

Ouro Branco – MG 2019.2

SUMÁRIO

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO.        03
2. CONCLUSÃO.        06
3. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS.        06
4. ANEXOS.         07

4.1 MEMÓRIA DE CÁLCULO        07

1. RESULTADOS E DISCUSSÃO

A fluidização é um fenômeno no qual um fluido ascendente – gás ou líquido – escoa através de um leito de partículas, geralmente sólidas, e adquire velocidade suficiente para manter as mesmas suspensas. Durante esse processo, há um bom contato entre a superfície dos sólidos e o fluido, assim, as partículas sólidas ficam completamente expostos e disponíveis para a transferência de calor e massa, além de obter uma homogeneização do material.

Primeiramente o fluido passa através do leito com uma baixa vazão, causando a percolação desse fluido pelos espaços vazios entre as partículas estacionadas, o que se denomina de leito fixo. De acordo com o aumento dessa velocidade, as partículas se afastam umas das outras e começam a apresentar uma leve vibração, tendo o leito expandido. Porém, se o fluido passa com uma vazão maior, com uma velocidade mínima de fluidização, ocorre a suspensão das partículas no leito, visto que a força de fricção entre elas e o fluido contrabalanceiam o peso das partículas. Logo, a queda de pressão em qualquer ponto do leito torna-se igual ao peso do fluido e o leito passa a ser chamado de leito fluidizado (ou incipiente).

Com um aumento contínuo da velocidade de escoamento do fluido, tem-se a fluidização borbulhante – regime após a fluidização incipiente. Neste, ocorre uma expansão considerável seguida pelo surgimento de bolhas no sistema. Em leitos fundos em vasos de diâmetro reduzido, surgem os “slugs”, que são grandes bolhas formadas pela coalescência de bolhas menores, que possuem diâmetro equivalente ao do leito e movimentam-se em fluxo empistonado, ademais, observa-se grandes flutuações na queda de pressão do fluido.

Após essa etapa, ocorre a fluidização turbulenta, cuja oscilações de queda de pressão diminuem, uma vez que as grandes bolhas e espaços vazios desaparecem. E, por fim, com um aumento de vazão suficientemente alta, os sólidos são arrastados do leito com o fluido, quando a velocidade excede a velocidade terminal de sedimentação das partículas. Nesse estado, tem-se um leito disperso e diluído com transporte pneumático de sólidos. Para operar o sistema dessa maneira, deve-se haver uma operação subsequente de separação fluido-sólido.

Na figura 1 observa-se uma ilustração dos regimes de fluidização em função da velocidade do fluido e queda de pressão ao escoar através de um leito de partículas.

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Figura 1: Regimes de fluidização em função da velocidade superficial do fluido.

Para esse experimento aumentou-se gradativamente a vazão de fluido através da válvula E, de modo que as partículas sólidas encontravam-se inicialmente em leito fixo, onde foram coletados dados de vazão. Em seguida, aumentou-se a vazão até encontrar o ponto de início de fluidização, e após o mesmo, foram coletados mais algumas medições de vazão. Por último, coletou-se uma vazão onde as esferas ficassem em cima da sonda. Anotou-se as medidas da altura da coluna de tetracloreto de carbono e a altura do leito na coluna de fluidização para as respectivas vazões. Os dados obtidos estão apresentados na tabela 1.

Tabela 1: Dados obtidos experimentalmente para massa, tempo, L e △HCCl4

Ponto	Massa (kg)	Tempo (s)	L (m)	△HCCl4 (m)	Vazão mássica (kg/s)
1	0	0	0,1	0	0
2	2,782	30,0	0,117	0,045	0,093
3	3,258	30,0	0,117	0,090	0,109
4	3,984	30,0	0,117	0,132	0,133
5	5,002	30,0	0,135	0,145	0,167
6	6,296	30,0	0,185	0,155	0,210
7	4,424	15,0	0,235	0,170	0,295
8	4,754	15,0	0,300	0,180	0,317

 

A partir dos dados acima, foi possível calcular a perda de carga do leito (△P) e a velocidade superficial (u), e gerar as curvas log (△P) em função de log (u), e a curva da altura do leito em função da velocidade superficial. Abaixo estão apresentados os gráficos: