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FLUIDIZAÇÃO
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FLUIDIZAÇÃO Características do processo:
Proporciona a circulação de sólidos juntamente com um fluido - gás ou líquido... Impede a existência de.... 1 - gradientes de temperatura, 2 - pontos muito ativos ou de regiões estagnadas no leito; proporciona maior contato superficial entre sólido e fluido, favorecendo a transferência de massa e calor....
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FLUIDIZAÇÃO A eficiência depende em primeiro lugar do conhecimento da velocidade mínima de fluidização. Possibilidades... 1 – v < vmf Não fluidização (Leito Fixo) - v >>> vmf os sólidos são carregados para fora do leito. (Transp. Pneumático)
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FLUIDIZAÇÃO Aplicações de leitos fluidizados Reações Químicas; A.Catalíticas B.Não Catalíticas - Homogêneas - Heterogêneas
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FLUIDIZAÇÃO.... Aplicações...
Contato Físico; Transferência de Calor Mistura de Sólidos Mistura de Gases Secagem de Sólidos ou Gases Acreção Cominuição Classificação de Sólidos Adsorção- Dessorção Tratamento Térmico Recobrimento
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FLUIDIZAÇÃO Aplicações na indústria de alimentos ... sistemas de torrefação de café secagem e congelamento de alimentos recobrimento de doces, pastilhas, etc; sistemas de microencapsulação, misturadores.
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Fluidização Vantagens....
Comportamento dos sólidos similar a líquidos, pois permite operações contínuas controladas automaticamente; Rápida mistura dos sólidos fazem condições dentro do leito serem isotérmicas (rápida troca de calor); Circulação de sólidos entre 2 leitos possibilita transportar vasta quantidade de calor produzida;
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Fluidização Vantagens... (cont.).
Adapta-se bem para operações em larga escala; T.M. e T.C. entre gás e partículas são altas, comparada a outros modos de contato; T.C. entre leito fluidizado e objetos imersos é alta.
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Fluidização Desvantagens...
A descrição do escoamento do gás é complexa... Os sólidos quebram-se e são arrastados pelo gás; Observa-se uma erosão da tubulação e dos vasos pela abrasão de partículas ....
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Fluidização No escoamento ascendente, quando o arraste de fricção sobre as partículas à queda de pressão (ΔP) torna-se igual ao peso aparente das partículas no leito, as partículas se arranjam dentro do leito de forma a oferecer menor resistência ao escoamento e o leito começa se expandir ...
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Fluidização leitos fluidizados transmitem forças hidrostáticas...
sólidos menos densos flutuam mais próximos a superfície...
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Fluidização fluidização por gás ou líquido... baixas vazões
Gás = Líquido
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Fluidização Fludização com líquido:
O leito expande com o aumento da velocidade do líquido Fluidização com gás: Só é uniforme nas baixas vazões
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Fluidização Tipo de fluidização ...
fluidização partículada - há uma expansao uniforme... fluidização é agregativa - há formação de duas fases... Predição.... Se Fr < 1 fluidização partículada; Se Fr > 1 fluidização agregativa
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Fluidização Variação da altura e da pressão ao longo do leito ...
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Fluidização relação entre altura do leito e porosidade
peso aparente das partículas no leito...Lmf.A...
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Fluidização Queda de pressão e peso aparente do leito...
..quando o arraste de fricção sobre as partículas à queda de pressão (ΔP) torna-se igual ao peso aparente das partículas no leito... ... a força correspondente a queda de pressão multiplicada pela área de secção transversal deve ser igual a força gravitacional exercida pelas partículas menos a força de empuxo correspondente ao fluido de deslocamento...
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Fluidização A relação se aplica somente para o leito fluidizado...
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Fluidização Velocidade mínima de fluidização...
diferenças entre velocidades medidas e calculadas Canalizações: (força de arraste sobre sólidos se torna menor); Ação de forças eletrostáticas ex.: fluidização de areia por gás; Aglomeração de partículas, quando pequenas partículas estão presentes se aglomerando; Fricção do fluido nas paredes do leito, quando o diâmetro do leito é pequeno; Efeito de parede.
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Fluidização Velocidade mínima de fluidização...
Usa-se o fator de forma esférico (Φs) nas equações... razão da área superficial de uma esfera que possui o mesmo volume da partícula e sua área superficial..(Ase/ Asu) para uma esfera Φs=1 Na equação de Ergun... Dp => ΦsDp
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Fluidização Equação de Ergun...
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Fluidização Como a variação de pressão em função da altura do leito é...
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Fluidização Utiliza-se a equação de ERGUN... da para calcular a velocidade mínima de fluidização v’mf Substitui-se: v’ por v’mf ε por εmf L por Lmf Assim, igualando as duas relações de variação de pressão por altura do leito, temos ....
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Fluidização Eq. para determinação de v’mf e o número de Reynolds ...
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Fluidização número de Reynolds...
equação para a determinação da velocidade mínima ...
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Fluidização NRe,mf < 20 ( partículas pequenas) o primeiro termo da equação pode ser desprezado... NRe,mf > (partículas grandes) o segundo termo pode ser desprezado. .. Substituindo na equação temos
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Fluidização Equações para estimativas de velocidade...
“Se os valores de εmf e/ou o fator de forma Φs não são conhecidos as relações abaixo são validas para um conjunto extenso de sistemas....”
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Fluidização “Esta equação aplica-se a números de Reynolds na faixa de 0,001 a 4000 com uma variação média de 25%...” Na literatura encontram-se um conjunto extenso de equações ....
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Fluidização Exemplo: Partículas sólidas com 0,12mm, densidade de 1000 kg/m3 e fator de forma 0,88 são fluidizadas com ar a 2 ATM a 25oC. A porosidade nas condições de fluidização (εmf) é de 0,42. Propriedades do ar a 2 ATM e 25oC. Viscosidade = 1,845 x 10-5 Pa.s densidade = 2,374 kg/m3
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Fluidização A - Considerando que a seção transversal do leito tem 0,3 m2 e contem 300 kg de sólidos, determine a altura mínima do leito. B - Qual é a queda de pressão nas condições mínimas de fluidização C - Qual é a velocidade mínima de fluidização D - Determine a velocidade considerando que não é informada a porosidade e o fator de forma E - Caso adicionarmos mais 300 kg de sólidos ao leito, qual é a velocidade mínima de fluidização.
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Fluidização
