1ª Lista de Exercícios Porosidade

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 
 
1ª Lista de Exercícios - Porosidade 
 
 
 
1) Deseja-se estimar o valor da permeabilidade e do fator c para o meio poroso constituído por 
partículas que apresentam a seguinte análise de peneiras: Ex: (Massarani) 
Sistema Tyler 
(peneira n°) 
Diâmetro médio da 
Abertura D# (mm) 
Massa retida (g) Fração em massa 
Retida ∆∆∆∆X 
- 35 + 48 0,359 47,6 0,33 
- 48 + 65 0,254 52,8 0,36 
- 65 + 100 0,180 45,2 0,31 
Total 145,6 1,00 
A porosidade do meio é da ordem de 42% e a esfericidade das partículas é 0,78; confunde-se, neste 
cálculo aproximado, os valores do diâmetro médio de peneiras # e do diâmetro volumétrico Dp. 
Resposta: k ≅ 5,01x10-7 cm2 e c ≅ 1,01 
 
2) Determinar c e k para um meio constituído por esferas de vidro. O fluido de percolação é o ar 
a 25ºC (massa específica 1,187 kg/m3 e viscosidade 0,018 cP) e a distância entre as tomadas de 
pressão é de 1,6 cm. O meio tem área da seção transversal igual a 18 cm2 e porosidade de 38%. A 
relação vazão x queda de pressão é dada abaixo. 
 
 
 Resposta: k ≅ 2,25x10-7 cm2 e c ≅ 7,41 
 
 
 
 
 
 
3) Determinar os valores da permeabilidade e do fator c a partir dos dados experimentais obtidos 
por permeametria. 
 
- Meio de areia artificialmente consolidado com 5% de araldite 
- Fluido: água (massa específica 1 g/cm3 e viscosidade 1,18 cP) 
- Comprimento do meio: 2,1 cm 
- Área da seção de escoamento: 16,8 cm2 
- Porosidade do meio: 0,37 
 
 
 Resposta: k ≅≅≅≅ 6,87x10-6 cm2 e c ≅≅≅≅ 1,23 
 
 
 
4) Determinar os valores da permeabilidade e do fator c a partir dos dados experimentais obtidos 
por permeametria. 
 
- Meio não consolidado de areia 
- Fluido: ar a 25ºC (massa específica 1,187 kg/m3 e viscosidade 0,018 cP) 
- Comprimento do meio: 33,4 cm 
- Área da seção de escoamento: 5,57 cm2 
- Porosidade do meio: 0,44 
 
 
Resposta: k ≅≅≅≅ 1,29x10-6 cm2 e c ≅≅≅≅ 0,33 
 
 
 
 
5) Refazer o exercício anterior estimando os valores da permeabilidade e do fator c pelas correlações 
da literatura (equação de Ergun e/ou Massarani). Considerar que a esfericidade da areia seja 0,70 
e o diâmetro médio da partícula de areia igual a 0,356 mm. 
 
 
 
Resposta: k ≅ 1,12x10-6 cm2 e c ≅ 0,48/0,79 
 
 
6) Um leito cilíndrico de diâmetro interno de 0,7 m com 550 kg de partículas (ρp = 1100 kg/m3) de 
0,8 mm de diâmetro e esfericidade 0,87 opera com ar a 25°C (ρ = 2,5 kg/m3; µ = 1,8x10-5 
kg/m.s) na condição de mínima fluidização, correspondendo a uma fração de vazios de 0,47. 
Determine: 
a) A altura do leito em condições de mínima fluidização. 
b) A queda de pressão em condições de mínima fluidização. 
c) A velocidade superficial do fluido em condições de mínima fluidização. 
 
Resposta: Hmf = 2,46 m; -∆Pmf = 14,02 kPa; qmf = 0,248 m/s 
 
7) Calcular a) o número de Reynolds e b) a queda de pressão, em kgf/m2, através de um leito de 
carvão ativo (esfericidade 0,6 e porosidade 0,42) ao se filtrar um óleo de alta viscosidade (µ = 350 cP e 
ρ= 0,9 g/cm3). São conhecidos: velocidade do óleo (10 cm/s), diâmetro da coluna (30 cm), altura do 
leito (50 cm) e diâmetro das partículas (0,9 cm). Resolver no sistema CGS. 
 
Resposta: NRe = 3,99 e ∆∆∆∆P = 4282,97g/cm2