UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA E DE PETRÓLEO
DISCIPLINA: OPERAÇÕES UNITÁRIAS II PROFESSORA: ANA CARLA DA S. LOMBA S. COUTINHO 1ª LISTA DE EXERCÍCIOS DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS II 1) Determine os diâmetros médios de comprimento, de superfície, de volume, volume, de volume e superfície e de Sauter, da amostra a seguir: segui r: 1,2 2
Dp (mm) n (nº de partícula)
2,0 5
2,4 7
3,4 10
4,8 12
2) Determine o diâmetro diâmetro médio de uma partícula que passou pelas peneiras peneiras de 14# e ficou retida na de 20#.
3) Segundo a Lei de Formação, determine um conjunto conjunto de 8 peneiras sendo a 5ª peneira de 150#. (1 in = 2,54 cm).
4) Determine o diâmetro médio de cada amostra, a partir de suas Distribuições Granulométricas: a) Dp (mm) % X (>Dp)
5 94,1
10 64
20 46,4
40 33,9
60 3,8
Dp (mm) % X (
10 10
20 20
50 30
70 50
90 85
b)
5) Determine a esfericidade das partículas cilíndricas: a) D = 2 cm e H = 2 cm b) D = 2 cm e H = 3 cm
6) Sejam d, Bd2 e Cd3, respectivamente uma dimensão característica da partícula, sua área superficial e seu volume: a) Estabelecer a relação entre os fatores de forma forma B, C e a esfericidade b) No caso particular em que d é o diâmetro diâmetro da esfera de igual volume volume que a partícula, mostrar que B/C = 6/ f
7) Por trituração e moagem através de uma peneira de 14# se produz ½ tonelada de tolomita. De acordo com a análise de peneiras abaixo, cal cule: a) Carga total do triturador b) Eficiência da Peneira Mesh +4 +8 + 14 + 28 + 48 + 100 + 200
X A 14,3 20,0 20,0 28,5 8,6 5,7 2,86
XF
40 30 20 10
A
XG 20 28 24 24
A´
Triturador
14# G - Rejeito
F - Produto
8) Deseja-se peneirar areia, 4 ton/h, no sistema de peneiras vibratórias esquematizado. Determine a produção A, B e C em ton/h, sabendo-se que a análise granulométrica de 243,1 g de areia é: Peneira Massa (Mesh) Retida (g) +8 12,6 -8 +10 38,7 -10 +14 50,0 -14 +20 63,7 -20 +28 32,5 -28 +35 17,4 -35 +48 11,2 -48 +65 7,8 -65 +100 3,7 -100 +150 2,6 -150 +200 1,8 +200 1,1
14#
Alimenta ão
35#
A
C
B
9) Calcular a velocidade terminal de uma partícula sólida de dp = 195mm, esfericidade de 0,73 e densidade de 2,7 g/cm 3, caindo na água a 25ºC ( mágua = 1cP e r = 1 g/cm3).
10) Determine a velocidade de sedimentação de uma suspensão de partículas sólidas esféricas de vidro, 30 mm de diâmetro, em glicerina. Sabe-se que a concent ração de sólidos é de 300 g/l de suspensão, as densidades do sólido e do fluido são, respectivamente, 2,6 e 1,3 g/cm3 e que a viscosidade do fluido é de 18 cP.
11) Da elutriação de 25 g de um pó industrial com água a 30ºC, numa vazão de 37 cm 3/min, obtiveram-se os seguintes os resultados:
Elutriador 1 2 3 4
Diâmetro do tubo (cm) 3,0 4,0 6,0 12,0
Massa Recolhida (g) 4,62 6,75 7,75 4,42
Determine a distribuição granulométrica (d p x %X (>dp)), sabendo-se que a densidade do sólido é de 1,8 g/cm3. (mágua = 0,83cP a 1 atm e 30 oC e r = 1 g/cm3)
12) Determine a velocidade de uma partícula sólida de 75 mm (diâmetro da esfera de igual volume que a partícula) e esfericidade 0,8 em relação ao fundo do elutriador, quando a velocidade ascendente da água é de: a) 0,1 cm/s b) velocidade para que a partícula fique parada A densidade da partícula é de 2,5 g/cm3 e a temperatura da água é de 20ºC. ( mágua = 1,0cP a 1 atm e 20 oC e r = 1 g/cm3)
13) Em um elutriador de laboratório, operando com um único tubo, foram conduzidas experiências com velocidades ascendentes de água, resultando para cada nível de velocidade, o arraste de massa de sólido conforme o quadro abaixo: u (m/s) 0,01 0,03 0,05 0,08 0,15 M (g) 2,65 3,79 3,8 4,14 5,06 Sabendo que a massa total introduzida no elutriador foi de 23 g, obtenha a análise granulométrica. Dados: T água = 20ºC;
rs = 3 g/cm3;
f = 0,8;
mágua = 1cP
CD = k/Re e C D = 400
14) Em uma câmara de poeira, deseja-se determinar a velocidade do fluido para que a referida câmara retenha partículas de d p > 100 mm. Sabendo-se que a altura é de 1/10 do comprimento. Dados: rs = 3 g/cm3; f = 0,8 a) Fluido: água a 20ºC b) Fluido: ar a 20ºC e 1 atm (r = 1,12x10-3 g/cm3;
mar = 0,018 cP)
15) Uma suspensão diluída de cal em água contém como produto indesejado areia. a) Determinar a capacidade da unidade para a separação completa da areia (m 3 de suspensão/h), sabendo-se que as dimensões da câmara de poeira são: altura de 0,3 m, largura de 3 m e comprimento de 4 m. b) A percentagem de cal perdida na separação da areia Dados: Areia ( ra = 2,6 g/cm3; f = 0,7; 70 < d p < 200mm) Cal (rc = 2,2 g/cm3; f = 0,8) Distribuição granulométrica da Cal: Dp (mm) % X (
20 15
30 28
40 43
50 54
60 64
70 72
80 78
100 88
16) A câmara de poeira abaixo esquematizada opera em 3 compartimentos. Esti mar a faixa de diâmetros de partículas retidas em cada compartimento. Dados: Vazão de gás: 5000 ft 3/min (ar a 20ºC e 1 atm); Densidade das partículas: rs = 3 g/cm3; Esfericidade: f = 0,75.
17) Projetar um ciclone LAPPLE com uma vazão de 4.000 ft 3/min de um gás que tem densidade de 0,0824 lb/ft 3 e viscosidade de 0,0174 cP e está carregado de poeira de densidade 124,86 lb/ft 3. Calcular a potência do soprador e a perda de carga. A análise granulométrica da poeira é: Dp (mm) % X (>Dp)
5 94,1
10 64,0
15 46,4
20 33,9
40 3,8
18) Projetar um ciclone LAPPLE ou uma bateria de ciclones em paralelo que permitam uma recuperação de pelo menos 80% das partículas sólidas. Dados: vazão do gás 3.000 ft3/min, densidade do gás 6,1x10 -4 g/cm3 e viscosidade do gás 0,0285 cP, densidade do sólido 3,0 g/cm3. Calcular a potência do soprador e a perda de carga A análise granulométrica das partículas sólidas é: 5 10 20 40 60 Dp (mm) % X (>Dp) 91 75,8 31,5 11,1 0,3
