ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS

ESCOLA DE QUÌMICA/UFRJ
EQE-473 - OPERAÇÕES UNITÁRIAS I
PROF. RICARDO A. MEDRONHO
4a LISTA DE EXERCÍCIOS

ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS

1. Determine a queda de pressão no reator catalítico de leito fixo sabendo-se que este opera isotermicamente a 700 °C e que a pressão na descarga é de 1 atm.
DADOS:
- vazão mássica do gás (propriedades do O2): 20 kg/h
- o catalisador forma um leito de 40 cm de diâmetro e 2,0 m de altura, com porosidade 0,44.
- as partículas de catalisador seguem a distribuição GGS de parâmetros k = 185mm e m = 1,8.
- a esfericidade das partículas é 0,75.
Resp.: 5 atm.

2. Problema 1, pg. 83, do livro do Massarani (2002)1 ou pg. 102 do Massarani (1997)2. Determinar os valores da permeabilidade e do fator c a partir dos dados experimentais obtidos por permeametria.
a) Meio de areia artificialmente consolidado com 5% de araldite.
Granulometria da areia: -14+20 # Tyler.
Fluido: água (densidade 1g/cm3 e viscosidade 1,18 cP).
Comprimento do meio: 2,1 cm.
Área da seção de escoamento: 16,8 cm2.
Porosidade do meio: 0,37.
Dados de velocidade superficial e queda de pressão:

q (cm/s)
6,33
7,47
10,2
12,7
15,2
17,7
20,3
23,9
-Δp (cmHg)
4,69
6,24
10,4
15,2
21,2
28,0
35,9
48,9

b) Meio não consolidado de areia.
Granulometria da areia: -35+48 # Tyler.
Fluido: ar a 25°C e pressão atmosférica na descarga.
Comprimento do meio: 33,4 cm.
Área da seção de escoamento: 5,57 cm2.
Porosidade do meio: 0,44.
Dados de velocidade mássica e queda de pressão:

G (g/cm2s)
1,59x10-3
5,13x10-3
9,49x10-3
12,3x10-3
22,4x10-3
44,6x10-3
70,3x10-3
-Δp (cm água)
6,40
20,8
38,6
50,3
92,5
197
321

Em relação ao segundo caso, estimar os valores da permeabilidade e do fator c pelas correlações da literatura. Considerar que a esfericidade da areia seja 0,70.

Permeâmetro P1 P2 L
Resp.: a) permeabilidade: 6,9x10-6 cm2 e fator c: 1,10; b) permeabilidade: 1,29x10-6 cm2 e fator c: 0,75; valores estimados (caso b):