Escoamento através de Meios Porosos: (Exemplo 22.8 do Foust, 1982, págs. 565 e 566) Num calefator regenerativo usa-se como recheio um leito de cubos de
. Os cubos são colocados no casco cilíndrico do regenerador e ocupam uma altura de 10 ft . Determinar a queda de pressão através do leito, com o ar afluente a
e 100 psia, e o ar efluente a
, sendo a vazão ponderal de
de área de seção reta livre.
Passo 1
O enunciado trata do escoamento de ar através de um leito empacotado com cubos de aresta
in no interior de um casco cilíndrico. O leito tem altura
ft e o ar entra a
psia e
saindo a
, com vazão mássica superficial
lb/(
) (referida à área livre de seção).
Conteúdo: queda de pressão em leito empacotado usando a equação de Ergun.
Conteúdo: queda de pressão em leito empacotado usando a equação de Ergun.
Passo 2
Definimos as grandezas geométricas e de escoamento:
– diâmetro equivalente da partícula (aresta do cubo)
– diâmetro equivalente da partícula (aresta do cubo)
– porosidade típica de um empacotamento de partículas (assumimos)
Passo 3
Cálculo da velocidade superficial média
:
A vazão mássica superficial é
A vazão mássica superficial é
Precisamos da densidade média do ar no leito. Tomamos a temperatura média absoluta
e a pressão
psia
psf. Usando a equação de estado ideal com
:
Logo a velocidade superficial é
Passo 4
Cálculo da viscosidade média do ar a
R usando Lei de Sutherland (referência
lbm/(f
) a
R):
Passo 5
Aplicamos a equação de Ergun para leito empacotado:
Passo 6
Substituindo os valores numéricos:
Calculamos os dois termos:
Somando,
Para
ft,
Resposta
A queda de pressão no leito é aproximadamente
psi.