Separação de sólidos e liquidos

Páginas: 10 (2272 palavras) Publicado: 11 de novembro de 2012
UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina
Depto De Eng. Química e de Eng. De Alimentos
EQA 5313 – Turma 645 – Op. Unit. de Quantidade de Movimento

SEPARAÇÃO DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS
1. Introdução
A separação de partículas de um fluido nos processos de sedimentação
e decantação ocorre pela ação da gravidade sobre as partículas. Aplicações
dos processos de sedimentação incluem: a remoçãode sólidos de resíduos
líquidos, a decantação de cristais de magmas, a deposição de partículas
sólidas de alimentos líquidos, na separação da borra em processos de
extração sólido-líquido (extração de óleo), entre outros. As partículas podem
ser: partículas sólidas ou líquidos em gotas. O fluido pode ser um líquido ou
um gás que podem estar em repouso ou em movimento.
1.1 Lei de Stokes(velocidade terminal)
Sempre que uma partícula move-se em um fluido um número de forças
irá atuar sobre ela. Considerando uma partícula rígida em movimento num
fluido, existem três forças que irão atuar: a força da gravidade (Fg) atuando
para baixo, a força de empuxo (Fb) atuando para cima e a força de arraste
(FD) na direção da velocidade relativa entre o fluido e a partícula.
Considerando ateoria do movimento dos corpos livres temos:
dv
F =m
dt
e a força F resultante no corpo:
F = Fg – Fb –FD
Podemos escrever então:
dv
F =m
= Fg − Fb − FD
dt
A força da gravidade atuando sobre uma partícula pode ser expressa por:
Fg = mg
Onde m é a massa da partícula e g a aceleração da gravidade.
A força de empuxo pode ser escrita como:
mρg
Fb =
= V p ρg

ρp

1

Onde; m / ρ p éo volume da partícula em m3 e ρ a densidade do fluido. A
força de arraste deriva da resistência de fricção sendo proporcional a v2/2 e é
definida pela relação:
v2
ρA
2
onde, v é a velocidade relativa entre o fluido e a partícula, A é a área
projetada da partícula na direção de seu movimento, e CD é o coeficiente de
arraste. Substituindo na equação temos:
FD = C D

m

dv
mρg C D v 2ρA
= mg −

2
dt
ρp

Caso a partícula seja liberada da posição de repouso podem ser
observados dois períodos. Inicialmente um período de queda acelerada e
seqüencialmente o período de queda a velocidade constante. A etapa de
velocidade constante, que aqui nos interessa, é chamada de velocidade
terminal vt.
Para determinar a velocidade terminal faz-se dv/dt=0 e então temos:
vt =

2 g (ρ P − ρ )m
Aρ P C D ρ

3
2
para partículas esféricas temos m = πDP ρ P / 6 e A = πDP / 4 . Substituindo na
equação acima temos.

vt =

4 g ( ρ P − ρ ) DP
3C D ρ

O coeficiente de arraste para esferas rígidas é uma função do número
de Reynolds. Na região de fluxo laminar, chamada região da lei de Stokes
(NRe t ⇒ a partícula fica retida
Se tres < t ⇒ a partículas é arrastada pelogás para fora da câmara de
poeira.
A dimensão C da câmara é determinada igualando-se o tempo de
queda da partícula com o tempo de residência.
v
C=H⋅
vt
A relação de dimensão L/H é definida pelo projetista, sendo
usualmente igual a 1.
Considerando que todas as partículas têm mesmo tamanho (e
densidade) e estão uniformemente distribuídas na seção transversal de
entrada da câmara e nãointeragem umas com as outras, poderemos dizer
que a eficiência de coleta fracional (η ) será igual a:
C ⋅ vt
η=
H ⋅v

4

Utilizando a expressão de Stokes para velocidade terminal, temos:
C g ⋅ (ρ part − ρ gás ) 2
η=
Dp
18µ
H ⋅V
e desprezando a densidade do gás, a equação torna-se:
C g ⋅ ρ part 2
η=
Dp
H ⋅ v 18µ
Exercícios
1) Projetar uma câmara gravitacional para tratar 10000 m3 /h de ar
contendo partículas com diâmetro de 50 µm ( ρs = 2.65 g / cm3 ). Considere
uma velocidade do ar na câmara de 0,4 m/s.
2) Calcular a eficiência de coleta de partículas em uma câmara de poeira com
as seguintes dimensões: C = 10m e H = 2m, com velocidade de ar de
v =1m/s. Considere que o ar tem ρ = 1,2 kg/m3 e sua viscosidade é 1,8 × 105
kg/(m s). Este ar transporta partículas com...
Ler documento completo

Por favor, assinar para o acesso.

Estes textos também podem ser interessantes

  • Separação liquido-solido
  • Separação de liquidos e solidos
  • Resumo Separação sólido líquido
  • Separação Solido-Liquido
  • Separação de liquidos e solidos
  • Apostila de separacao solido liquido 6
  • SEPARACAO DE SOLIDOS E LIQUIDOS SEDIMENTACAO 1
  • Filtração: Separação de substâncias Extração Sólido-Líquido

Seja um membro do Trabalhos Feitos

CADASTRE-SE AGORA!