Fluidização de Partículas

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AULA PRÁTICA– FLUIDIZAÇÃO 
 
1. INTRODUÇÃO 
 Os leitos fluidizados são caracterizados, basicamente, por apresentar partículas 
suspensas e distanciadas entre si, quando submetidos ao escoamento da fase fluida, sem, 
contudo, sofrerem arraste. Tais leitos são largamente utilizados em processos industriais 
por proporcionarem mistura intensa entre a fase fluida e particulada, aumentando as 
taxas de transferência de calor e massa. 
 Os regimes fluidodinâmicos na fluidização dependem das características físicas 
da fase particulada, tais como distribuição granulométrica, tamanho das partículas, 
formato e massa específica e também da fase fluida, tais como massa específica e 
vicosidade. 
 
 
2. OBJETIVOS 
- Inicialmente realizar a caracterização dos leitos fixos constituídos de partículas de 
arroz, feijão e soja. 
- Realizar ensaios de fluidização e identificar a queda de pressão nas condições de 
mínima fluidização. Posteriormente, determinar a velocidade de mínima fluidização 
pela aplicação da equação de Ergun. 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 Materiais 
- Partículas de arroz, feijão e soja 
- Paquímetro 
- Picnômetro 
- Água destilada 
-Leito Fluidizado (Tomadas de pressão ligados a um manômetro de Tubo U; 
alimentação de ar por uma linha de ar comprimido) 
3.2 Métodos 
 A metodologia será dividida em duas etapas: 
 
3.2.1 Caracterização do Leito Fixo (Etapa 1) 
a) Determinação das dimensões das partículas por paquimetria 
- Determinar a medida da maior e da menor dimensão de 10 partículas de arroz 
utilizando um paquímetro. Os valores que serão utilizados para a maior e menor 
dimensão será a média aritmética de cada dimensão. 
- Determinar o raio maior (a) e o raio menor (b) da partícula 
 
 
b) Determinação do volume e da massa específica das partículas por picnometria 
- Em um béquer de 50 mL, preencher aproximadamente 10mL (Vaparente) de partículas 
- Determinar o número de partículas (N) 
- Determinar a massa de partículas (m1) 
- Determinar a massa do picnômetro cheio com água até o volume máximo (m2) 
- Adicionar as partículas ao sistema anterior e determinar a massa desse conjunto (m3) 
 Ao se adicionar as partículas ao picnômetro com água, certa quantidade de água 
será deslocada para fora do picnômetro. A massa de água deslocada será obtida pela 
equação 2: 
321 mmmmáguaD  (2) 
 O volume de água deslocado corresponde ao volume da amostra de partículas, 
que será: 
água
águaD
amostra
m
V

 
(3) 
 
O volume de cada partícula será: 
N
V
V amostrapartícula  
(4) 
A massa específica das partículas será: 
amostra
partículas
V
m1 
(5) 
 
c) Determinação massa específica aparente 
aparente
ap
V
m1 
(6) 
d) Determinação da porosidade do leito de partículas 
 Corresponde à fração de espaços vazio entre as partículas em um leito, pode ser 
determinada pela equação 7: 
partículas
ap


 1 
(7) 
 
 
 
e)Determinação da esfericidade das partículas 
A esfericidade de uma partícula é dada pelo quociente entre a área superficial de 
uma esfera com o mesmo volume da partícula e a área superficial da partícula, como 
mostra a equação 8: 
partícula
2
partícula
S
D
 
(8) 
 
Para a determinação da esfericidade a partir da Equação 8, utiliza-se o diâmetro 
de uma esfera de igual volume da partícula, conforme equação 9: 
3
1
6








partícula
partícula
V
D 
(9) 
 
A área superficial da partícula (Spart) depende de suas dimensões e forma 
geométrica, e deve ser obtida com base na geometria espacial (por exemplo: cilindro, 
esfera, elipsoide...). A partícula de arroz apresenta um formato de esferóide prolato, cuja 
área superficial pode ser determinada pela equação 10. O feijão apresenta o formato de 
um esferóide oblato, cuja área superficial pode ser determinada pela equação 11. 
esen
e
ba
bS
Arrozpartícula
12
)(
.
.
22 





 
 
(10) 









e
e
e
b
aS
Feijãopartícula
1
1
log2
2
2
)(


 
(11) 
 
)(
)( 2
1
22
radianos
a
ba
e

 
(12) 
 
3.2.2 Ensaios de Fluidização (Etapa 2) 
- Preencha o leito até uma altura de 5cm com partículas. 
- Com o auxílio das válvulas, controle a vazão do fluido, aumente lentamente e observe 
o desnível no manômetro e observe a movimentação das partículas no leito. 
- Identifiquem o momento de mínima fluidização, anotem a altura do leito e a queda de 
pressão na mínima fluidização. 
 A porosidade do leito nas condições de mínima fluidização pode ser encontrada 
pela equação 13: 
     
dizaçãomínimafluimfmfFixo
HH .1.1   (13) 
Na mínima fluidização, a equação de Ergun é representada pela equação 14: 
2
323
2
.
1
75,1
).(
)1(
150 mf
pmf
mf
mf
pmf
mf
mf
mf
v
d
v
dH
P















 








 


 (14) 
 
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS 
Todos os resultados devem ser explicados e discutidos e comparados com a 
literatura. Os resultados devem ser apresentados em forma de relatório. 
 
 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
Cremasco, M. A. Operações Unitárias em Sistemas Particulados e Fluidomecânicos. 
Editora Edgard Blücher Ltda., São Paulo, 2012. 
Foust, A. S.; Wenzel, L. A.; Clump, C. W.; Maus, L.; Andersen, L. B. Princípios das 
Operações Unitárias. Segunda Edição, Editora LTC, Rio de Janeiro, 1982.