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<p>1</p><p>DISCIPLINA DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS COM SISTEMAS</p><p>PARTICULADOS</p><p>LISTA DE EXERCÍCIOS 2</p><p>Capítulo 6: Fluidização de partículas</p><p>1) A gaseificação são processos que transformam combustíveis sólidos ou líquidos em</p><p>uma mistura combustível de gases (gás de síntese) por meio de reações termoquímicas,</p><p>envolvendo vapor quente e ar ou oxigênio.</p><p>Nos gaseificadores, materiais particulados inertes são utilizados como inerte</p><p>para provocar o contato gás-sólido, mesmo porque o combustível sólido será consumido</p><p>no processo. Assim, considere a existência de um gaseificador de bancada do tipo leito</p><p>fluidizado de 7,8 cm de diâmetro, o qual se utiliza areia ((ρp=2650 kg/m</p><p>3</p><p>; dp=205.10</p><p>-6</p><p>m</p><p>e =0,86) como partícula inerte. Realizou-se um ensaio de fluidização utilizando-se 8,5</p><p>kg de areia de modo a obter valores de queda de pressão em função da vazão de ar seco</p><p>(ρ=1,129 kg/m</p><p>3</p><p>; μ=1,31.10</p><p>-5</p><p>Pa.s), cujos resultados para valores decrescentes de vazão</p><p>estão contidos na Tabela 1. Dessa maneira, determine:</p><p>a) a classificação de Gerald para a areia;</p><p>b) a curva característica de fluidização e as condições mínimas de fluidização a partir</p><p>dos dados experimentais.</p><p>c) o valor da queda de pressão (ΔP), em cm H2O, em condição mínima de fluidização,</p><p>considerando-a igual ao peso aparente do leito.</p><p>d) o valor da fração de vazios (porosidade do leito) em condições mínima de</p><p>fluidização, utilizando os resultados da letra b.</p><p>e) a velocidade superficial do gás na condição mínima de fluidização utilizando-se a</p><p>equação de Ergun e o valor da queda de pressão obtida experimentalmente.</p><p>Tabela 1: Dados de fluidização.</p><p>Q (m</p><p>3</p><p>/h) ΔP (cmH2O) H(cm)</p><p>3,7 178 152</p><p>3,5 178 152</p><p>3,3 177 152</p><p>3,1 171 151</p><p>2,9 164 150</p><p>2,7 156 148</p><p>2,5 144 144</p><p>2,3 132 140</p><p>2,1 120 137</p><p>1,9 110 133</p><p>1,4 80 131</p><p>2) A secagem é uma fundamental etapa na conservação de alimentos durante a</p><p>armazenagem em silos. Em uma determinada propriedade agrícola foi colhida uma safra</p><p>de arroz, a qual apresentou, em média, 25% em base úmida. As propriedades obtidas na</p><p>caracterização do arroz foram as seguintes: dp= 4mm; =0,8 e ρp=1,21 g/cm</p><p>3</p><p>. Os</p><p>estudos de secagem foram realizadas em uma unidade experimental de jorro cujo o</p><p>diâmetro da seção cilíndrica é de 15,24 cm e o diâmetro de orifício de acesso ao fluido é</p><p>de 2,54 cm. Antes dos experimentos de secagem, foram realizados estudos sobre a</p><p>2</p><p>fluidodinâmica do leito de jorro, sabendo-se que o valor da porosidade do leito é igual a</p><p>0,5 e a altura do leito de partículas em condições de jorro estável é de 57 cm. Os ensaios</p><p>fluidodinâmicos foram realizados com ar a 20°C. Determine:</p><p>a) a classificação de Geldart para as partículas de arroz;</p><p>b) o valor da velocidade superficial do gás em condições de jorro mínimo, utilizando a</p><p>equação de Ergun.</p><p>c) o valor da máxima queda de pressão oferecida pelo leito;</p><p>d) o valor da queda de pressão em condições de jorro mínimo oferecida pelo leito.</p><p>e) forneça o valor da potência do soprador ( com rendimento de 50%) para suportar a</p><p>queda de pressão máxima, para uma vazão de gás 20% superior aquela em condições</p><p>mínima de jorro.</p><p>CAPÍTULO 7: Sedimentação</p><p>1) Você como o engenheiro responsável foi convocado para avaliar uma etapa de</p><p>clarificação de um licor branco bruto (LBB), bem como o sistema de tratamento para o</p><p>espessado advindo de um tanque de sedimentação, visando a obtenção do óxido de</p><p>cálcio para o seu reaproveitamento nas etapas de reação de caustificação, presente no</p><p>processo do papel. O gerente solicitou a você que estimasse o valor do diâmetro do</p><p>sedimentador. Para tanto, ele apresentou as seguintes informações:</p><p>O clarificado deve operar com 30 m</p><p>3</p><p>/h de uma suspensão de LBB, na qual a</p><p>concentração de sólidos na alimentação é de 60 (g de sólido)/(L de suspensão) e a lama</p><p>final (espessado) contém 170 (g de sólido)/(L de suspensão). Os ensaios de proveta</p><p>estão apresentados na Tabela 1. Os valores da massa específica do líquido e da partícula</p><p>são iguais, respectivamente, a 1,10 g/cm</p><p>3</p><p>e 2,70 g/cm</p><p>3</p><p>.</p><p>Tabela 1: Ensaio de sedimentação.</p><p>t(min) z(cm) zi(cm) pi qi(cm/s) D(m)</p><p>0 40,0</p><p>5 32,8</p><p>10 25,5</p><p>15 18,8</p><p>20 14,2</p><p>25 11,2</p><p>30 9,6</p><p>35 6,6</p><p>40 5,2</p><p>45 4,0</p><p>2)Resolva o exemplo anterior utilizando o método de Biscaia Jr.</p><p>3)Obtenha o valor da altura do sedimentador referente ao exercício 2.</p><p>3</p><p>CAPÍTULO 8: Filtração</p><p>1) Avaliação das Constantes para Filtração à Pressão Constante</p><p>Contam-se com os dados da filtração em laboratório de uma suspensão de CaCO3 em</p><p>água a 298,2 K (25°C) e a uma pressão constante (-∆p) de 338 kN /m</p><p>2</p><p>.</p><p> Área do filtro prensa de placa-e-marco</p><p>A = 0,0439 m</p><p>2</p><p> Concentração</p><p>cs = 23,47 kg/m</p><p>3</p><p>Calcule as constantes α e Rm a partir dos dados experimentais de volume de filtrado</p><p>(m</p><p>3</p><p>) versus tempo de filtração (s). Calcule o tempo para recuperar 0,05 m</p><p>3</p><p>de filtrado.</p><p>Tempo (s) Volume (m</p><p>3</p><p>)</p><p>4,4 0,498 x 10</p><p>-3</p><p>9,5 1,000 x 10</p><p>-3</p><p>16,3 1,501 x 10</p><p>-3</p><p>24,6 2,000 x 10</p><p>-3</p><p>34,7 2,498 x 10</p><p>-3</p><p>46,1 3,002 x 10</p><p>-3</p><p>59,0 3,506 x 10</p><p>-3</p><p>73,6 4,004 x 10</p><p>-3</p><p>89,4 4,502 x 10</p><p>-3</p><p>107,3 5,009 x 10</p><p>-3</p><p>2) Ensaios de filtração foram realizados em laboratório a pressão constante a partir de</p><p>uma suspensão de carbonato de cálcio (CaCO3). Os resultados estão apresentados na</p><p>Tabela abaixo.</p><p>A área de filtração utilizado foi de 440 cm</p><p>2</p><p>, a massa de sólido por unidade de volume de</p><p>filtrado foi de 23,5 g/L e a temperatura T=25°C.</p><p>Determine os valores das resistências específicas da torta e do meio filtrante e Rm</p><p>para uma pressão –ΔP=49,1 lbf/in</p><p>2</p><p>. A viscosidade da água a essa temperatura será de</p><p>5,95.10</p><p>-4</p><p>lbf/ft.s. Calcule também o tempo para filtrar 0,70 ft</p><p>3</p><p>.</p><p>3) A mesma solução do Exercício 1 é filtrada em um filtro prensa de placas e marcos</p><p>tendo 20 placas de 0,873 m</p><p>2</p><p>por placa. A filtração é realizada a pressão constante.</p><p>Calcule o tempo necessário para recuperar 3,37 m</p><p>3</p><p>de filtrado.</p>
