ARTIGO DE MEIOS POROSOS OPI

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Escoamento em Meios Porosos
Professora:	Fabíola dias da silva curbelo
Alunos: 		Danilo Thadeu e Silva Ferreira – 11318293
				Mayara dávilla de mesquita de lima – 11311270
				Victor felipe vidal de negreiros clemente – 11318784	
Universidade Federal Da Paraíba – UFPB
Centro De Tecnologia – CT
Departamento De Engenharia Quimica –DEQ
Operções Unitárias I
1
Artigo:
Estudo experimental da fluidodinâmica do bagaço de laranja em leito fluidizado
INTRODUÇÃO
A laranja é uma das frutas mais utilizadas para produção de suco;
50% da laranja são descartada em forma de bagaço; 
Para aproveitar esse resíduo como biomassa para geração de energia é necessária a redução do seu elevado teor de umidade;
Uso da técnica de leito fluidizado para secagem do bagaço de laranja;
INTRODUÇÃO
Vantagens da tecnologia do leito fluidizado:
Rápida mistura de sólidos;
Altas taxas de transferência de calor e massa;
(devido ao melhor contato fluido-partícula e partícula-partícula)
Facilidade da automação, de operação e manutenção, bem como ampliação de escala.
INTRODUÇÃO
No trabalho analisado, foram determinadas as características fluidodinâmicas da bagaço de laranja em leito fluidizado convencional;
Isso foi feito a partir da avaliação de como os parâmetros da fluidização foram influenciados pelo tamanho das partículas e carga do material do leito. 
INTRODUÇÃO
Desafios da fluidização de partículas de bagaço de laranja:
Natureza heterogênea;
Tamanho, forma e densidade irregulares;
Elevada umidade.
INTRODUÇÃO
Objetivo do trabalho:
“Estudar o comportamento fluidodinâmico de partículas de biomassa provenientes do bagaço de laranja em leito fluidizado convencional, avaliando como os parâmetros de fluidização foram influenciados pelo tamanho e pela carga do material alimentado no leito.”
INTRODUÇÃO
Ensaios fluidodinâmicos utilizando:
Carga de leito: 400, 700 e 1000 g
Diâmetro da partícula: 1,55 para 2,50mm
Materiais e métodos
Material
Aparato experimental
Caracterização física do material
Analise fluidodinâmica do leito
Material
A biomassa (bagaço da laranja) com umidade inicial, determinada pelo método da estufa a 105°C, ficou em torno de 75% b.u.
Esse bagaço foi triturado e classificado por um conjunto de peneiras, auxiliado por um agitador magnético, obtendo assim as frações granulométricas.
Aparato experimental 
Unidade de leito fluidizado
Configurações do leito fluidizado:
Uma coluna cilíndrica de acrílico transparente para visualização do regime de fluidização
Diâmetro interno de 0,1085 cm 
Altura de 0,5 m 
A câmara plenum com 0,15 m de altura recheada com esferas de vidro de mesmo tamanho 
Caracterização física do material
Distribuição granulométrica 
A distribuição do tamanho de partículas foi determinada pela técnica de peneiramento, utilizando as peneiras Tyler de mesh 3,5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12 e 14, e uma massa de material em torno de 4 kg. 
Após 20 minutos de agitação, foram pesadas as massas de partículas retidas em cada peneira do conjunto, a fim de calcular a fração mássica retida e obter a distribuição de frequência do tamanho de partículas. 
Densidade real das partículas (rr)
A densidade real do material foi determinada utilizando um picnômetro a gás hélio 
Densidade de empacotamento do leito (rp)
 A densidade de empacotamento do leito foi determinada a partir da razão entre a massa de partículas alimentadas e o volume ocupado por elas no leito. 
Porosidade (e)
A porosidade do leito foi calculada a partir da relação entre a densidade de empacotamento do leito e a densidade real da partícula:
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Análise fluidodinâmica do leito
Os ensaios fluidodinâmicos foram conduzidos com cargas de leito de 400, 700 e 1000 g, e partículas de bagaço de laranja com diâmetros médios de 1,55, 1,85 e 2,58 mm. A fluidização das partículas foi obtida utilizando ar a uma temperatura média de 28ºC.
A partir da queda de pressão do leito em função da velocidade superficial do ar foram determinados graficamente os parâmetros de queda de pressão máxima, queda de pressão de mínima de fluidização e velocidade de mínima de fluidização (vmf). 
A qualidade da fluidização foi também avaliada com base nos cálculos do número de Froude (Fr)
Vmf: velocidade mínima de fluidização 
g: Aceleração da gravidade
Dp: Diâmetro de peneira da partícula
Para Fr > 1, ocorre fluidização do tipo agregativa e Fr < 1 indica a ocorrência da fluidização particulada.
O índice de efetividade da fluidização (IF) permite mensurar o percentual do material particulado efetivamente fluidizado.
A: Área da seção transversal do leito 
mb: massa de material particulado no leito 
Dp: queda de pressão registrada no leito
Resultados e Discussão 
Caracterização física do material:
Distribuição Granulométrica
Resultados e Discussão 
Propriedades físicas das partículas e do leito
A densidade real das partículas foi determinada por picnometria a gás, encontrando-se o valor de 1,1776 g/cm³. 
Resultados e Discussão 
Ângulo de repouso estático
Para as partículas de bagaço com diâmetro médio de 2,58 mm, o valor do ângulo de repouso estático médio foi de 37,34º.
Classificação de Geldart
Partícula do tipo D. Partículas deste grupo são grandes e/ou com alta densidade, caracterizadas por regimes de fluidização com sluggings e/ou canais preferenciais, e baixas expansões do leito.
Resultados e Discussão 
Resultados e Discussão 
Comportamento típico de leito fluidizado;
Na defluidização os valores de queda de pressão na região de leito fixo são menores que aqueles medidos em vazões crescentes, o que pode ser explicado pela acomodação das partículas na forma de um leito expandido, com porosidade maior do que aquela do leito fixo inicial;
É observado uma redução brusca da queda de pressão na região de transição entre o leito fixo e o leito fluidizado, que pode estar associada à canalização do ar dentro do leito devido à alta coesividade das partículas, causada pela elevada umidade superficial das mesmas. 
Resultados e Discussão 
Resultados e Discussão 
Resultados e Discussão 
Resultados e Discussão 
Resultados e Discussão 
dp= 1,55mm
dp = 1,85mm
dp = 2,58mm
Q (m³/h)
DP(Pa)
1/q*(-DP/L)
Q (m³/h)
DP(Pa)
1/q*(-DP/L)
Q (m³/h)
DP(Pa)
1/q*(-DP/L)
10,3
83,3
5,82E+04
11,3
80,3
5,12E+04
11,3
53,0
3,38E+04
16,3
153,0
6,76E+04
17,5
160,6
6,61E+04
14,5
98,5
4,89E+04
20,7
197,0
6,85E+04
23,2
219,7
6,82E+04
18,2
122,7
4,85E+04
24,1
250,0
7,47E+04
28,5
290,9
7,35E+04
20,9
142,4
4,91E+04
29,7
331,8
8,04E+04
32,9
331,8
7,26E+04
25,7
192,4
5,39E+04
33,8
363,6
7,75E+04
37,0
380,3
7,40E+04
28,3
236,4
6,01E+04
37,0
377,3
7,34E+04
42,1
384,8
6,58E+04
33,3
290,9
6,29E+04
k
3,23E-07
m²
k
3,33E-07
m²
36,6
322,7
6,35E+04
c
0,28
adimen
c
0,22
adimen
41,4
371,2
6,46E+04
44,4
387,9
6,29E+04
r (ar)
1,2922
kg/m³
k
5,44E-07
m²
m (ar)
0,018
kg/m*s
c
0,45
adimen
CONCLUSÃO
Partículas do tipo D (classificação de Geldart), cuja principais características são formação de canais preferenciais e baixa expansão do leito;
Valores elevados de porosidade dos leitos estáticos devido á técnica de empacotamento do tipo frouxo;
Apesar do caráter coesivo, o bagaço conseguiu visivelmente fluidizar em leito fluidizado convencional;
CONCLUSÃO
Vmf (velocidade mínima de fluidização) aumentou de 1,36 para 1,83 m/s ao aumentar o diâmetro médio das partículas de bagaço;
O diâmetro médio recomendado é de 2,58 mm, tendo em vista , maior índice de fluidização e menor números de Froude obtidos.
CONCLUSÃO
A queda da pressão aumentou de 126% com o aumento de 0,4kg para 1 kg nas partículas com 2,58 mm ;
Não houve influência significativa da carga das partículas sobre a velocidade de mínima fluidização;
Para a secagem de partículas de 2,58 mm, a velocidade do ar requerida deve ser igual ou superior a (1,92 ± 0,11)m/s.