Exercícios OP I

Prévia do material em texto

LISTA DE EXERCÍCIO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS I 
Sólidos particulados, fluidização, sedimentação e filtração 
1) Calcule a esfericidade de um anel de raschig de ½”. Dados: 
-diâmetro externo = ½” 
-altura = ½” 
-espessura de parede = ⅛” 
(Solução:  = 0,5769) 
 
 
 
 
2) 
a) Calcule o diâmetro médio das partículas nas frações 8/10, 10/14, 14/20, 
20/28, 28/35 e 35/48 do material cuja análise granulométrica está apresentada 
a seguir. 
(Solução: 
pD
 = 1,28 mm) 
Análise granulométrica diferencial de aveia em flocos grossos 
Malhas xi Di (mm) 
4 0 4,699 
4/6 0,0251 3,327 
6/8 0,1250 2,362 
8/10 0,3207 1,651 
10/14 0,2570 1,168 
14/20 0,1590 0,833 
20/28 0,0538 0,589 
28/35 0,0210 0,417 
35/48 0,0102 0,295 
48/65 0,0077 0,208 
65/100 0,0058 0,147 
100/150 0,0041 0,104 
150/200 0,0031 0,074 
-200 0,0075  0,074 
b) Apresente as curvas de distribuição por frequência do material particulado 
(histograma e diâmetro médio) e de frações acumuladas (maior que e menor 
que diâmetro correspondente) para a aveia em flocos grossos. 
Diâmetro 
externo 
Espessura 
Altura 
 
3) Café solúvel tem a seguinte distribuição granulométrica 
 
Peneira 
 
Massa retida 
(g) 
14-20 31,25 
20-28 23,50 
28-32 17,25 
32-35 20,25 
35-42 24,75 
42-48 28,00 
48-60 29,00 
60-65 26,25 
65-80 22,00 
80-100 15,75 
100-115 8,00 
115-150 3,25 
150-Fundo 0,75 
 
Determinar a potência necessária do ventilador para secagem do café 
solúvel (massa específica do café 330 kg/m³) num leito fluidizado sabendo 
que o leito fixo apresenta massa específica 250 kg/m³ e espessura de 25 
cm. As bandejas utilizadas têm 30 cm x 30 cm. O ar de secagem está a 60 
°C. Considerar que εmf = 1,2ε e que a relação Lmf(1- εmf) = L(1- ε) é válida. 
(Resp: 0,19 W). 
 
4) Um ensaio de decantação foi realizado em laboratório em um cilindro 
graduado de 1000 mL, com o fim de fornecer dados para o projeto de 
um espessador para 30 t/h de uma suspensão contendo 48 g/L de um 
sólido cristalino. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela a 
seguir. A altura do cilindro graduado até a leitura de 1000 mL é 36,1 cm. 
A concentração de saída do decantador deverá ser a correspondente a 
60 minutos de decantação. (Resp; Área = 693 m²). 
 
Tempo 
(min) 
Leitura no cilindro graduado 
(mL) 
2 960 
4 841 
6 470 
10 560 
15 376 
20 272 
25 233 
30 219 
40 198 
60 185 
24 h 175 
 
5) Calcular a área de um sedimentador contínuo destinado ao tratamento 
de uma suspensão aquosa que deverá ser concentrada de 150 g/L até 
600 g/L. A vazão de alimentação do sedimentador será de 3 m³/h. Um 
teste de laboratório com a mesma suspensão sedimentando numa 
proveta forneceu os seguintes resultados (Resp: Área = 6,6 m²): 
Altura da Interface 
(cm) 
Tempo 
(min) 
34 0 
25 10,8 
20 16,8 
15 26,4 
10 43,1 
7,5 65,8 
6,4 89,5 
5,53 ∞ 
 
6) Os seguintes dados foram obtidos em laboratório para um processo de 
filtração de uma suspensão aquosa a 30 °C com pressão constante de 450 
kN/m². Um filtro prensa com área de 0,056 m² e a concentração da 
suspensão é de cs = 26,7 kg sólido/m³ filtrado. 
a) Calcular a resistência específica da torta e do meio filtrante a partir dos 
dados experimentais a seguir (Resp: α = 9,48 x 1010 m/kg e Rm = 1,11 x 
1011 m-1). 
b) Calcular o tempo necessário para se obter 0,5 m³ de filtrado se a área do 
filtro for aumentada para 1,5 m² (supor a mesma pressão de operação e 
as mesmas resistências do meio filtrante e da torta) (Resp: 5,3 min). 
c) Calcular a área necessária para um filtro rotativo de tambor para uma 
fração de submersão de 35%, um tempo de ciclo de 280 s, a quantidade 
de suspensão filtrada é de 0,90 kg suspensão/s e a concentração de 
sólidos na suspensão é de 0,250 kg sólido/kg suspensão, supondo que 
a resistência da torta e a pressão de operação são as mesmas (Resp: 
11,3 m²). 
 
t (s) V (x10³ m³) 
5 1,002 
10 2,006 
15 2,998 
25 4,012 
35 4,987 
45 6,006 
60 7,040 
75 8,015 
90 8,999 
110 10,005