8/12/2019 3ª Lista de Exercícios_Porosidade

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 UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA 

3ª Lista de Exercícios - Porosidade 

1)  Deseja-se estimar o valor da permeabilidade e do fator c para o meio poroso constituído por

partículas que apresentam a seguinte análise de peneiras: Ex: (Massarani)Sistema Tyler 

(peneira n°) 

Diâmetro médio da

 Abertura D# (mm) 

Massa retida (g)  Fração em massa 

Retida ∆∆∆∆X 

- 35 + 48  0,359 47,6 0,33

- 48 + 65  0,254 52,8 0,36

- 65 + 100  0,180 45,2 0,31

Total  145,6 1,00

 A porosidade do meio é da ordem de 42% e a esfericidade das partículas é 0,78; confunde-se, neste

cálculo aproximado, os valores do diâmetro médio de peneiras # e do diâmetro volumétrico Dp.

Resposta: k ≅ 5,01x10-7 cm2 e c ≅ 1,01

2)  Determinar c e k para um meio constituído por esferas de vidro. O fluido de percolação é o ara 25ºC (massa específica 1,187 kg/m3  e viscosidade 0,018 cP) e a distância entre as tomadas depressão é de 1,6 cm. O meio tem área da seção transversal igual a 18 cm 2 e porosidade de 38%. Arelação vazão x queda de pressão é dada abaixo.

Resposta: k ≅ 2,25x10-7 cm2 e c ≅ 7,41 

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3)  Determinar os valores da permeabilidade e do fator c a partir dos dados experimentais obtidospor permeametria.

- Meio de areia artificialmente consolidado com 5% de araldite- Fluido: água (massa específica 1 g/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

Resposta: k ≅≅≅≅ 6,87x10-6 cm2 e c ≅≅≅≅ 1,23

4)  Determinar os valores da permeabilidade e do fator c a partir dos dados experimentais obtidos

por permeametria.

- Meio não consolidado de areia- Fluido: ar a 25ºC (massa específica 1,187 kg/m3 e viscosidade 0,018 cP)- Comprimento do meio: 33,4 cm- Área da seção de escoamento: 5,57 cm2 - Porosidade do meio: 0,44

Resposta: k ≅≅≅≅ 1,29x10-6 cm2 e c ≅≅≅≅ 0,33 

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 5)  Refazer o exercício anterior estimando os valores da permeabilidade e do fator c pelas correlações

da literatura (equação de Ergun e/ou Massarani). Considerar que a esfericidade da areia seja 0,70e o diâmetro médio da partícula de areia igual a 0,356 mm.

Resposta: k ≅ 1,12x10-6 cm2 e c ≅ 0,48/0,79

6)  Um leito cilíndrico de diâmetro interno de 0,7 m com 550 kg de partículas ( ρp = 1100 kg/m3 ) de0,8 mm de diâmetro e esfericidade 0,87 opera com ar a 25°C ( ρ  = 2,5 kg/m3; µ  = 1,8x10-5 kg/m.s) na condição de mínima fluidização, correspondendo a uma fração de vazios de 0,47.

Determine:a) A altura do leito em condições de mínima fluidização.b) A queda de pressão em condições de mínima fluidização.c) A velocidade superficial do fluido em condições de mínima fluidização.

Resposta: Hmf  = 2,46 m; -∆Pmf  = 14,02 kPa; qmf  = 0,248 m/s

7)  Calcular a) o número de Reynolds e b) a queda de pressão, em kgf/m2, através de um leito de

carvão ativo (esfericidade 0,6 e porosidade 0,42) ao se filtrar um óleo de alta viscosidade (µ = 350 cP e

ρ= 0,9 g/cm3). São conhecidos: velocidade do óleo (10 cm/s), diâmetro da coluna (30 cm), altura do

leito (50 cm) e diâmetro das partículas (0,9 cm). Resolver no sistema CGS.

Resposta: NRe = 3,99 e ∆∆∆∆P = 4282,97g/cm2