Exemplo 1: Partículas sólidas com diâmetro médio de 0,12 mm, fator de forma phi=0,88 e rhop=1000 kg / m^3 são fluidizadas utilizando ar a 2 atm(abs) e 30^circ C. A fração de vazios na mínima fluidização é 0,42 .
a) Se a secção transversal do leito vazio é 0,30 m^2 e o leito contem 300 kg de sólido, calcular a altura mínima de fluidização.

Passo 1

Beleza, vamos lá! Temos um exercício sobre fluidização de partículas sólidas. A gente precisa calcular a altura mínima de fluidização quando temos certa quantidade de sólidos e uma área de secção transversal do leito. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de fluidização, densidade, e como relacionar massa, volume e altura do leito.

Passo 2

Primeiro, vamos calcular o volume dos sólidos no leito. Sabemos que a massa dos sólidos é de 300 kg e a densidade dos partículas, Vp = mprhop , é de 1000 kg/m³. A fórmula para calcular o volume é:
Vp = 300 , kg1000 , kg/m^3 = 0,3 , m^3
Então, substituindo os valores:

Passo 3

Agora, sabemos que a fração de vazios na mínima fluidização, V = Vp + Vv , é 0,42. Isso significa que o volume total do leito, epsilon = V - VpV implies V = Vp1 - epsilon , é a soma do volume dos sólidos e dos vazios:
V = 0,3 , m^31 - 0,42 = 0,30,58 approx 0,5172 , m^3
Onde é o volume dos vazios. Mas como , podemos reescrever:
Substituindo os valores:

Passo 4

Sabemos que o volume total do leito também pode ser calculado multiplicando a área da secção transversal, V = A times h , pela altura do leito, h = VA :
Queremos encontrar a altura mínima de fluidização, então isolamos :

Passo 5

Agora, substituímos os valores que já temos. A área da secção transversal é 0,30 m² e o volume total do leito é aproximadamente 0,5172 m³:
h = 0,5172 , m^30,30 , m^2 approx 1,724 , m

Resposta

A altura mínima de fluidização é aproximadamente 1,72 metros.

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