ESTBarreiro/IPS – Mod. PD/020

Processos de Separação I

1º Exame

Licenciatura em Engenharia Química

2º Semestre, 2º Ano

Ano lectivo 2009/2010

Responsável: Prof. Celina Santos

24 de Junho de 2010

Observações: A prova tem a duração total de 2 horas. Identifique todas as folhas.

(4,5 val.) Problema 1

Um triturador, para moer cal de resistência à compressão, fc = 70MN/m2 desde

o tamanho médio de 6mm de diâmetro até ao tamanho médio de 0.1mm de

diâmetro, precisa de ter 9kW.s/kg.

A mesma máquina é usada para triturar dolomite ao mesmo ritmo de produção

desde o tamanho médio de 6mm de diâmetro até um produto que contém 20%

de diâmetro médio 0.25mm, 60% com diâmetro médio 0.125mm, e o restante

um diâmetro médio de 0.085mm.

Fazer a estimativa da energia necessária para accionar o triturador, supondo

que a resistência ao esmagamento da dolomite é 100MN/m2 e que a trituração

(1,5 val.) a) obedece à lei de Rittinger e

(1,5 val.) b) obedece à lei de Kick

(1,5 val.) c) Descreva um equipamento de trituração à sua escolha, de entre os

estudados.

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(5,5 val.) Problema 2

Passa óleo, de densidade 0.85 e viscosidade 2.8mN.s/m2, ascendendo

verticalmente através de um leito de catalisador constituído por partículas

aproximadamente esféricas com diâmetro de 0.1mm e densidade 2.5.

Aproximadamente a que fluxo, em massa por unidade de área, é que se

verificará

(2,0 val.) a) fluidização e

(2,0 val.) b) transporte de partículas

(1,5 val.) c) Indique as principais vantagens na utilização de leitos fluidizados. Dê alguns

exemplos de aplicações industriais.

Dados: Porosidade do leito = 0.478

Considere regime laminar

(10,0 val.)Problema 3

Uma polpa com 0.18kg de sólido (densidade 3) por cada kg de água é filtrada

num filtro prensa que tem 20 caixilhos quadrados, de lado 0.3m e de espessura

4.5 cm. Obtém-se um bolo com resistência específica de 6x1010m/kg e

porosidade 0.49. A viscosidade do filtrado (água) é de 1mNsm-2 e a resistência

do pano filtrante é 2.4x1011 m-1. No período de filtração a caudal constante

obtemos 1/3 do filtrado correspondente a todo o ciclo, e a pressão sobe até

320kNm-2, valor este que depois se mantém até que os caixilhos fiquem cheios.

A desmontagem do filtro demora 2 minutos, a remoção do bolo 1.5 minutos por

caixilho e a montagem da prensa demora mais 2 minutos

(2,0 val.) a) Para uma base de cálculo de 1kg de água na polpa, calcule a massa de

sólidos por unidade de volume de filtrado, Cs, em kg/m3.

(1,0 val.) b) Calcule o volume total de bolo húmido formado.

(2,0 val.) c) Calcule o volume total de filtrado formado.

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(2,0 val.) d) Determine o tempo de duração do período de filtração a caudal constante.

(2,0 val.) e) Determine o tempo de duração do período de filtração a pressão constante

(1,0 val.) f) Determine o tempo de duração de um ciclo de filtração bem como a

velocidade global de filtração em m3/s.

Se não conseguir resolver as alíneas a) e c) considere Cs= 200kg/m3 e Vfiltrado = 1m3.

Formulário, tabelas e gráficos:

Condição de fluidização:

Equação de Ergun:

Lei de Stokes

Lei de Rittinger: E =KR.fc(L2-1-L1

-1)

Lei de Kick: E =K.fcln(L1/L2)

Diâmetro médio em volume: dp=∑ nid i

4

∑ nid i3

3

ΔPL

=( ρp−ρ )(1−ε )g

(−ΔP )L

=150(1−ε )2μΦ p2 ε 3dp2

v+1 ,75(1−ε )ρ fΦ p ε

3dpv2

v∞=(ρp−ρ fl ) gD

p2

18 μfl