O leito empacotado com sólidos de densidade de
ocupa uma altura de 0,6 m em um coluna com diâmetro de
. A massa de sólidos no leito ė de 5 kg e o diâmetro médio das partículas é de
. A água passa ascendente pelo leito com propriedades de
Pa.s.
b) Use o balanço de forças no leito e determine perda de carga quando o leito fluidiza;
b) Use o balanço de forças no leito e determine perda de carga quando o leito fluidiza;
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que o enunciado está pedindo. Temos um leito empacotado com sólidos e água passando por ele. A gente precisa usar o balanço de forças no leito para descobrir a perda de carga quando o leito está fluidizado. Isso envolve entender um pouco sobre fluidos e como eles interagem com os sólidos no leito.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa o leito estar fluidizado. Isso ocorre quando a velocidade da água que passa pelo leito é suficiente para suportar o peso dos sólidos, fazendo com que eles fiquem “suspensos” na água, como se estivessem em suspensão.
Passo 3
Para calcular a perda de carga, que é basicamente a diferença de pressão que a água experimenta ao passar pelo leito, vamos usar o balanço de forças. Nesse caso, a perda de carga será igual ao peso dos sólidos dividido pela área da coluna onde a água passa.
Passo 4
Vamos calcular a área da coluna. O diâmetro da coluna é de
. A área
de um círculo é dada por:
Substituindo:
Passo 5
Agora, vamos calcular o peso dos sólidos. Sabemos que a massa dos sólidos é de
e a aceleração da gravidade
é aproximadamente
. Então, o peso
é:
Passo 6
A perda de carga
é o peso dividido pela área:
Resposta
A perda de carga quando o leito está fluidizado é aproximadamente
.