RELATÓRIO PRÁTICA 04 – DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE RESIDÊNCIA

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO[pic 1]

CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA 1

RELATÓRIO PRÁTICA 04 – DETERMINAÇÃO DO TEMPO DE RESIDÊNCIA

ALUNA: Mariane Pimentel Felix da Silva        

PROFESSOR: Nelson Medeiros de Lima Filho

TURMA: QC

Julho/2021

RECIFE/PE

1. INTRODUÇÃO

Na indústria química, o projeto de reatores químicos geralmente trata de aspectos que variam da concepção e/ou otimização do processo de fabricação de produtos de interesse comercial. Neste campo, o estudo do comportamento hidrodinâmico de reatores contribui para o aumento da eficiência desses sistemas. Isso permite obter equações de desempenho e modelos mais satisfatórios para cada sistema.

A caracterização do escoamento de reatores é determinada pela distribuição dos tempos de residência (DTR) do fluido que escoa através do vaso. A DTR é obtida por meio de uma técnica experimental, denominada técnica de estímulo-resposta, a partir da injeção de um elemento traçador no reator. Este método é comumente utilizado em projetos e análises de engenharia química para avaliar quantitativamente os parâmetros cinéticos e o transporte em reatores químicos.

        A resposta da coluna tubular em “plug-flow” frente a uma entrada em impulso é uma saída em impulso com atraso de tempo, e, geralmente, o escoamento em colunas tubulares industriais não pode ser representado por equações matemáticas simples. Deste modo, empregam-se modelos contendo parâmetros empíricos que são ajustados de maneira a prever o comportamento real do sistema. Para sistemas tubulares reais os melhores modelos são o de dispersão e de tanques de mistura em série.

1. OBJETIVOS

• O levantamento experimental da distribuição de tempos de residência (DTR) em coluna recheada.
• Determinação de parâmetros dos modelos analíticos da distribuição de tempos de residência.
• Detecção de problemas de escoamento.

3. METODOLOGIA EXPERIMENTAL

3.1 Material

Os materiais e equipamentos utilizados na prática estão descritos na Tabela 1.

1. Procedimento

• Colocou-se uma determinada vazão volumétrica de água destilada na bomba.
• Mantendo-se a vazão constante, injetou-se o volume do traçador a ser regulado por um loop de 20 microlitros, através de uma válvula, de modo a gerar pulso de concentração na saída da coluna.
• O software carregou os dados de curva de concentração em função do tempo.
• Os dados foram tratados para determinados parâmetros do escoamento.
• Plotaram-se os dados obtidos, extraindo os possíveis peaks que ocorrem devido ao fato de variações bruscas no sinal elétrico.
• Observando o perfil da curva obtida, concluiu-se se existe uma forte ou fraca dispersão axial.
• Calculou-se o tempo médio de residência e a variância.
• Plotaram-se as curvas E(θ) x θ para os modelos correspondentes, juntamente com a os dados experimentais normalizados, (C/Cmáx) x θ.

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

De acordo com os dados fornecidos, foram calculados os parâmetros necessários para encontrar as curvas características à cada vazão estudada e para cada modelo abordado. As fórmulas para cálculo de cada modelo e os resultados respectivos às curvas para cada vazão estão descritos a seguir.

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Equação 1                        Equação 2                        Equação 3

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Quadro 1 – Equações com fórmulas para cálculo dos parâmetros para cada modelo

As curvas normalizadas de concentração para cada vazão são mostradas abaixo.

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Figura 1 - Curva normalizada para a vazão de 0,3 mL/min   Figura 2 - Curva normalizada para a vazão de 0,5 mL/min

        [pic 8][pic 9]

Figura 3 - Curva normalizada para a vazão de 0,7 mL/min     Figura 4 - Curva normalizada par a vazão de 0,9 mL/min

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