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Lista de Exercícios – Fluidização 1) Um leito fluidizado possui 80 kg de partículas de diâmetro 60 µm ( = 0,8) e densidade 2500 kg/m3. O diâmetro do leito fluidizado é 40 cm e a altura mínima de fluidização é 50 cm. O fluido ascendente é ar ( = 0,62 kg/m3), que flui em regime turbulento no leito. Calcule: (a) A porosidade mínima de fluidização. (b) A perda de carga na altura mínima de fluidização. (c) A velocidade mínima de fluidização 2) Partículas sólidas possuindo diâmetro de 0,12 mm, esfericidade de 0,88 e densidade de 1000 kg/m3 serão fluidizadas com ar a 2 atm e 25ºC .(=1,84.10-5 Pa.s; = 2,37kg/m3). A porosidade mínima de fluidização é 0,42. Com essas informações encontre: a) A altura mínima de fluidização considerando a seção transversal do leito vazio de 0,30 m2 e que o leito contém 300 kg de sólidos. b) A queda de pressão nas condições de fluidização mínima. c) A velocidade mínima de fluidização. 3) Partículas sólidas possuindo diâmetro de 0,10mm, esfericidade de 0,86 e densidade de 1200kg/m3 irão ser fluidizadas com ar a 2atm e 25ºC (=1,84.10-5 Pa.s; =2,37kg/m3). A porosidade mínima de fluidização é 0,43. O diâmetro do leito é de 0,60m e contém 350kg de sólidos. Com essas informações encontre: (a) A altura mínima de fluidização. (b) Encontre a queda de pressão nas condições de fluidização mínima. (c) Encontre a velocidade mínima de fluidização. (d) Utilizando 4 vezes a velocidade mínima, estime a porosidade do leito. 4) Para limpar um filtro de areia, ele é fluidizado à condições mínimas utilizando água a 24 ⁰C. As partículas arredondadas de areia possuem densidade de 2550 kg/m3 e um tamanho médio de 0,40 mm. A areia possui as seguintes propriedades: esfericidade de 0,86 e porosidade mínima de fluidização de 0,42. (a) O diâmetro do leito é 0,40m e a altura desejada do leito para as condições mínimas de fluidização é 1,75m. Calcule a quantidade de sólidos necessários (massa de areia). (b) Encontre a queda de pressão nessas condições, e a velocidade mínima de fluidização. (c) Utilizando 4 vezes a velocidade mínima de fluidização, estime a porosidade e altura do leito expandido. Lista de Exercícios Sedimentação e Filtração 1) Um ensaio de decantação foi realizado com uma suspensão de carbonato de cálcio. A concentração inicial é 0,236 kg/m3. A altura da interface em diferentes instantes durante a decantação foi medida e os resultados encontram-se na tabela abaixo. Calcular a área do decantador considerando QA.CA = 8,0 kg/h e CE = 0,55 kg/m3. a) Pelo método de Kynch. b) Pelo método de TALMADGE –FITCH. c) Calcule a altura do sedimentador. Tempo θ (h) Altura da interface Z (cm) 0 36,0 0,25 32,4 0,50 28,6 1,00 21,0 1,75 14,7 3,00 12,3 4,75 11,6 12,0 9,8 20,0 8,0 2) Se utilizando dos dados abaixo, obtidos em um ensaio de proveta, calcule a área do sedimentador contínuo industrial com QA = 30m 3/h; CE: 0,25g/cm 3 e CA = 0,0729 𝑔 𝑐𝑚3⁄ . a) Pelo método de Kynch. b) Pelo método de TALMADGE –FITCH. c) Calcule a altura do sedimentador. TEMPO (min) ALTURA (cm) 0 19,6 2 17,7 4 15,7 6 14,1 8 13 10 12 12 11,2 14 10,5 16 9,6 18 9 20 8,5 24 7,6 28 6,8 32 6 36 5,4 40 4,8 44 4,3 48 3,9 52 3,5 56 3,2 60 2,9 64 2,6 68 2,5 72 2,4 3) Contam-se com os dados da filtração em laboratório de uma suspensão de CaCO3 em água a 298,2 K (25°C) e a uma pressão constante (-∆p) de 338 kN /m2 = 338 kPa. Área do filtro prensa de placa: A = 0,0439 m2. A concentração de sólidos/m3 do filtrado: cs = 23,47 kg/m3 a) Calcule as constantes α e Rm a partir dos dados experimentais de volume de filtrado (m3) versus tempo de filtração (s). Tempo (s) Volume (m3) 4,4 0,498 x 10-3 9,5 1,000 x 10-3 16,3 1,501 x 10-3 24,6 2,000 x 10-3 34,7 2,498 x 10-3 46,1 3,002 x 10-3 59,0 3,506 x 10-3 73,6 4,004 x 10-3 89,4 4,502 x 10-3 107,3 5,009 x 10-3 b) Estime o tempo necessário para filtrar 1m3 da mesma suspensão em um filtro industrial com 1m2 de área. c) Se o tempo limite para essa filtração fosse de 1h, qual deveria ser a área do filtro? 4) Um filtro de tambor rotativo, estando 33% submerso, será usado para a filtração da suspensão de CaCO3 em H2O, a massa de sólidos por volume de filtrado foi de 23,5 g/L e a temperatura foi de 25 oC (H2O=0,886x10-3 kg/[m s]). Calcule a área do filtro necessária para se obter 0,12 m3 de filtrado por ciclo de filtração, sabendo que: - Será usada uma queda de pressão de 67 kPa; - A resistência do meio filtrante pode ser desprezada; O tempo de ciclo de filtração é de 250 s. 0 = 1,4x1010 m/kg
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