Transcript Leito fixo
Exercício sobre leitos fluidizados Considere os leitos representados na figura: - um tem partículas de ferro (dp = 1mm e rf = 7800 kg/m3) de altura 100 mmm (A) e partículas de vidro (dp = 1mm e rv = 2800 kg/m3) de altura 200 mm (B). -o outro leito é de areia (dp = 1mm e ra = 2400 kg/m3) de altura h (C). O diâmetro de ambas as colunas é de 200 mm e a porosidade dos leitos 0,4. a- Se os leitos forem percorridos por água em fluxo ascendente, diga qual a altura h e o valor do caudal Q para que se observem os seguintes comportamentos: i- O vidro e a areia (B e C) atingirem simultaneamente o ponto mínimo de fluidização. ii- O ferro e a areia (A e C) atingirem simultaneamente o ponto mínimo de fluidização. b- Tomando h= 1000 mm, calcule as alturas do ferro, vidro e areia (A, B e C) sabendo que o caudal Q = 5 l/s c- Para h= 1000 mm qual o valor do caudal máximo para que não haja transporte de partículas. 200 mm 100 mm B Vidro C Areia A Ferro Q h O vidro e a areia (B e C) atingirem simultaneamente o ponto mínimo de fluidização. vidro (dp = 1mm e rv = 2800 kg/m3) de altura 200 mm areia (dp = 1mm e ra = 2400 kg/m3) Calcular a velocidade mínima de fluidização do vidro e da areia. Esta velocidade é independente da altura do leito No caso de emf=0,4 Rem f 25,7 1 5,5310 5 Ga 1 O caudal em cada coluna deve ser o produto da velocidade mínima de fluidização de cada material pela área da secção recta Qareia U mfareia Q U A vidro ferro mfvidro A Por serem dois leitos em paralelo, a queda de pressão do fluido ao “atravessar “ cada leito tem de ser igual. A queda de pressão depende da altura inicial das partículas. Peso aparente areia rareia r f g A Lareia 1 e m f mf 1 e Peso aparente vidro r vidro r f g A Lvidro mf mf Pferro 1 e 1 e 2 UL ferro * A 150 A μ 1,75 A e 3 e d p2 3 r U 2 L ferro dp Peso aparente areia Peso aparente vidro Pferro * A Desta equação tira-se o valor da altura do leito de areia Ponto mínimo de fluidização 200 mm 100 mm B Vidro C Areia A Ferro Leito fixo Q h Ponto mínimo de fluidização O ferro e a areia (A e C) atingirem simultaneamente o ponto mínimo de fluidização. Calcular a velocidade mínima de fluidização do vidro e do ferro. Esta velocidade é independente da altura do leito No caso de emf=0,4 Rem f 25,7 1 5,5310 5 Ga 1 O caudal em cada coluna deve ser o produto da velocidade mínima de fluidização de cada material pela área da secção recta Qareia U mfareia A Q U A vidro ferro mf ferro Por serem dois leitos em paralelo, a queda de pressão do fluido ao “atravessar “ cada leito tem de ser igual. Embora o leito de vidro se encontre expandido a queda de pressão mantém-se igual ao peso aparente das partículas por unidade de área da coluna. A queda de pressão depende da altura inicial das partículas. 1 e Peso aparente vidro r vidro r f g A Lvidro mf mf Peso aparente areia rareia r f g A Lareia 1 e m f mf Peso aparente ferro r areia r f g A L ferro 1 e m f mf Peso aparente areia Peso aparente vidro Peso aparente ferro Desta equação tira-se o valor da altura do leito de areia Leito expandido 200 mm 100 mm Ponto mínimo de fluidização B Vidro C Areia A Ferro Q h Ponto mínimo de fluidização b- Tomando h= 1000 mm, calcule as alturas do ferro, vidro e areia (A, B e C) sabendo que o caudal Q = 5 l/s Para esta altura será que a areia está fluidizada? A resposta é sim se: Peso aparente areia Peso aparente vidro Peso aparente ferro No caso de ser menor põe-se duas possibilidades: - Vidro fixo e ferro fixo Como saber? - Vidro fluidizado e ferro fixo Vidro fluidizado e ferro fixo Peso aparente areia Peso aparente vidro Pferro * A Desta equação calcula-se a velocidade e o caudal, QA, que tem de percorrer o leito vidro + ferro. - Este caudal tem de ser superior ao caudal mínimo de fluidização do vidro Leito expandido QA>Qmf, vidro 200 mm 100 mm Leito fixo Leito expandido B Vidro C Areia A Ferro Q h 5 L/s- QA>Qmf, areia Caso na equação anterior QA não seja superior ao caudal mínimo de fluidização do vidro, tanto o vidro como o ferro estão fixos. Peso aparente areia Pvidro * A Pferro * A Desta equação calcula-se a velocidade e o caudal, QB, que tem de percorrer o leito vidro + ferro. Leito fixo QB<Qmf, vidro 200 mm 100 mm Leito fixo Leito expandido B Vidro C Areia A Ferro Q h 5 L/s- QB A resposta é não se: Peso aparente areia Peso aparente vidro Peso aparente ferro Neste caso há só uma hipótese: - Areia fixa, vidro e ferro fluidizados Pareia * A Peso aparente vidro Peso aparente ferro Desta equação calcula-se a velocidade e o caudal, QC, que tem de percorrer o leito de areia. A diferença entre 5 L/s e QC é o caudal que percorre o leito de vidro e ferro. Leito expandido 5 L/s- QC 200 mm 100 mm Leito expandido Leito fixo B Vidro C Areia A Ferro h QC<Qmf, areia Q c- Para h= 1000 mm qual o valor do caudal máximo para que não haja transporte de partículas. No caso do leito das partículas de areia estar fluidizado, será a velocidade terminal destas partículas a multiplicar pela área da secção recta da coluna No caso do leito das partículas de areia estar fixo, será a velocidade terminal das partículas de vidro a multiplicar pela área da secção recta da coluna