1 Lista de Exercícios de Operações Unitárias 1

Prévia do material em texto

<p>Ministério da Educação</p><p>UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ</p><p>Câmpus Ponta Grossa</p><p>CURSO Engenharia Química</p><p>DISCIPLINA Operações Unitárias 1</p><p>PROFESSORA: Erica Roberta L R Watanabe</p><p>LISTA DE EXERCÍCIOS PARA PRIMEIRA AVALIAÇÃO</p><p>1. Determine o valor do diâmetro médio de Sauter, o diâmetro médio de partícula cujo</p><p>volume é igual ao volume médio das partículas, o diâmetro médio de partícula cuja</p><p>área superficial é igual à área média das partículas, que apresentou a análise</p><p>granulométrica apresentada na seguinte tabela:</p><p>Peneira (Mesh) Massa retida (g)</p><p>-9 + 10 8,69</p><p>-10 +12 18,51</p><p>-12 +14 60,76</p><p>-14 +16 12,99</p><p>-16 +20 5,52</p><p>-20 +24 0</p><p>R: dps=1,29 mm, dp3=1,26 mm, dp2=1,25 mm</p><p>2. Uma amostra de 48 gramas de cristais de KCl , advindas de um cristalizador apresentou</p><p>a análise granulométrica como indica a seguinte tabela:</p><p>Mesh 10 12 14 16 18 20 25 30 35 40 45 50</p><p>Massa</p><p>retida (g)</p><p>1,5 2,0 4,5 5,0 6,5 6,5 6,5 5,0 4,0 3,0 2,5 1,0</p><p>Obs: Peneira Mesh 9 = 2006 μm . Utilizar a tabela do livro Operações unitárias em</p><p>sistemas particulados e fluidomecânicos – Marco Aurélio Cremasco.</p><p>Pede-se:</p><p>a) A distribuição de frequência e a distribuição granulométrica cumulativa;</p><p>b) Os gráficos de distribuição de frequência e de distribuição granulométrica</p><p>cumulativa;</p><p>c) Os modelos de distribuição G.G.S e R.R.B. Qual dos modelos estudados melhor</p><p>representa a distribuição granulométrica da amostra de cristais de KCl? Justifique</p><p>sua resposta;</p><p>R: 05,2)</p><p>63,1</p><p>( id</p><p>Xi  , ))</p><p>197,1</p><p>(exp(1 767,2id</p><p>Xi </p><p>d) O diâmetro médio de Sauter, o diâmetro baseado no volume e o diâmetro baseado</p><p>na área da amostra (em mm).</p><p>R: dps=0,78 mm, dp3=0,65 mm, dp2=0,59 mm</p><p>Ministério da Educação</p><p>UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ</p><p>Câmpus Ponta Grossa</p><p>3. Vinte gramas de uma amostra de café solúvel apresentaram a análise granulométrica</p><p>indicada na tabela que se segue. Pede-se:</p><p>a) A distribuição granulométrica cumulativa e de frequência e seus gráficos;</p><p>b) O modelo mais apropriado para descrever a distribuição granulométrica e a</p><p>equação representativa dos dois modelos estudados;</p><p>R: 85,2)</p><p>35,0</p><p>( id</p><p>Xi  , ))</p><p>30,0</p><p>(exp(1 24,3id</p><p>Xi </p><p>c) O diâmetro médio de Sauter da amostra, o diâmetro médio de partícula cujo</p><p>volume é igual ao volume médio das partículas e o diâmetro médio de partícula</p><p>cuja área superficial é igual à área média das partículas.</p><p>R: dps=0,18 mm, dp3=0,14 mm, dp2=0,12 mm</p><p>Mesh Di (mm) mi (g)</p><p>-35+48 0,350 0,0</p><p>-48+65 0,250 11,2</p><p>-65+100 0,177 6,0</p><p>-100+200 0,111 2,0</p><p>-200+Fundo 0,056 0,8</p><p>4. Obtenha o valor da velocidade terminal de gotas de chuva de 1 mm de diâmetro</p><p>(ρp=996,95 Kg/m3), que caem através do ar a 25 °C (ρ=1,184 Kg/m3 , μ=0,0000184</p><p>Kg/s.m). Considere a gota esférica.</p><p>R: 4,22 m/s</p><p>5. Estime o valor do diâmetro de uma partícula de galena, que apresenta massa específica</p><p>7,5 g/cm3 e esfericidade igual a 0,75, que cai em água a 30 °C (ρ=0,99567 g/cm3, μ</p><p>0,008168 g/s.cm). Em tais condições a velocidade terminal da partícula é igual a 4</p><p>cm/s.</p><p>R: 0,0118 cm</p><p>6. Avalie o efeito da presença do diâmetro de tubulação, Dt=2 cm, no valor da velocidade</p><p>terminal do exercício 5.</p><p>R: 3,98 cm/s</p><p>7. Projete uma câmara de poeira que possui largura de 1 m para separar uma mistura de</p><p>ar e partículas (esféricas) com 50 μm e massa específica 2,65 g/cm3. Dados: vazão</p><p>volumétrica do fluido 2,78 m3/s e temperatura da corrente do ar = 25 °C (ρ=1,184</p><p>Kg/m3, μ=0,0000184 Kg/s.m).</p><p>R: L=15,97 m, H=0,93m, B=1 m</p><p>8. Estime a faixa granulométrica das partículas retidas em uma câmara de poeira que</p><p>opera com três compartimentos, sabendo que a vazão do ar é 5000 ft3/min e a massa</p><p>específica das partículas é 3,0 g/cm3. A corrente do ar está a 20 °C e a partícula é</p><p>esférica.</p><p>Ministério da Educação</p><p>UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ</p><p>Câmpus Ponta Grossa</p><p>R: dp(μm): Câmara 1: ≥ 113,01</p><p>Câmara 2: 113,01 > dp ≥ 74,03</p><p>Câmara 3: 74,03 > dp ≥ 59,24</p><p>Vista superior</p><p>9. Uma mistura de sílica e galena (minério de chubo) deve ser separada por classificação</p><p>hidráulica, utilizando água a 25 °C como fluido ascendente (ρ=997,08 kg/m3 e</p><p>μ=0,8937.10-3 kg/m.s). A mistura tem dimensões entre 0,08 mm e 0,5 mm. Conhecendo</p><p>ρgalena=7500 kg/m3 e ρsílica=2650 kg/m3 e esfericidade das partículas igual a 0,806,</p><p>determine:</p><p>a) Velocidade de elutriação da água para se ter galena como produto puro.</p><p>R: 0,0706 m/s</p><p>b) O intervalo de dimensões da galena obtida como produto.</p><p>R: 0,189 <dp≤0,5 mm</p><p>10. A tabela a seguir apresenta os dados obtidos na elutriação de 25 g de um pó industrial,</p><p>com água a 20 °C (ρ= 0,99823 g/cm3, μ= 0,01005 g/s.cm) como fluido ascendente e</p><p>vazão de 37cm3/min:</p><p>10 ft</p><p>3 ft 3 ft 3 ft</p><p>1 ft</p><p>Água</p><p>galena</p><p>Galena + sílica</p><p>Galena + sílica</p><p>Ministério da Educação</p><p>UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ</p><p>Câmpus Ponta Grossa</p><p>Elutriador Diâmetro do tubo (cm) Massa recolhida (g)</p><p>1 3,0 4,62</p><p>2 4,0 6,75</p><p>3 6,0 7,75</p><p>4 12,0 4,42</p><p>Determinar a distribuição granulométrica da amostra em cada elutriador, sabendo-se</p><p>que a massa específica do sólido é 1,8 g/cm3. Considerar partícula esférica.</p><p>R:</p><p>faixa granulométrica</p><p>(μm)</p><p>dp > 44,89</p><p>44,89 ≥ dp > 33,63</p><p>33,64 ≥ dp > 22,41</p><p>22,42 ≥ dp > 11,20</p>