A CARACTERIZAÇÃO DO ESCOAMENTO NÃO IDEAL

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Na segunda parte do experimento, foi necessário determinar três vazões de escoamento diferentes. Em seguida para cada uma das vazões estipuladas, trocou-se a mangueira do recipiente com água destilada para o béquer com o traçador escolhido (gluconato de sódio 0,03M) para geração de um distúrbio degrau, avaliou-se a variação do índice de refração do sistema com tempo. A determinação da condutividade com o tempo foi realizada utilizando o sistema descrito na Figura 1 utilizando-se o software existente no computador.

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Figura 1: Esquema simplificado do sistema utilizado no experimento. (1) Reservatório de água destilada; (2) Reservatório de descarte da solução; (3) Seringa para injeção do traçador; (4) Coluna de vidro recheada com anéis de Rashing; (5) Condutivimetro; (6) Computador com interface e software para coleta das condutividades; (7) Bomba.

- RESULTADOS E DISCUSSÃO

Antes da injeção do traçador determinou-se as vazões a serem trabalhadas como sendo 0,6mL/min, 0,8mL/min, 1mL/min e 1,2mL/min. Após a adição do traçador, pode-se observar a resposta do sistema através dos gráficos referentes à variação da condutividade ao longo do tempo, representados pelas Figuras 2 a 5.

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Figura 2: Variação da condutividade com o tempo, para vazão de 0,6 mL/min.

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Figura 3: Variação da condutividade com o tempo, para a vazão de 0,8 mL/min.

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Figura 4: Variação da condutividade com o tempo, para a vazão de 1,0 mL/min.

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Figura 5: Variação da condutividade com o tempo, para a vazão de 1,2 mL/min.

Observando-se as figuras acima pode-se perceber que elas apresentam um comportamento semelhante, todas elas se assemelham a uma curva gaussiana assimétrica. Foi utilizado o mesmo traçador na mesma concentração para cada uma das vazões estudadas, previa-se que os picos apresentassem valores muito próximos. Porém, é possível observar que quanto maior a vazão utilizada e consequentemente maiores velocidades, o traçador possui um tempo de residência menor, ou seja, permanece menos tempo dentro do reator.

Também foi possível realizar a construção dos gráficos de distribuição dos tempos de residência E(t) a partir da equação 1 como pode ser observado nas Figuras 5 a 7.

(1)[pic 7]

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Figura 6: Gráfico da distribuição dos tempos de residência em função do tempo para uma vazão de 0,6 mL/min.

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Figura 7: Gráfico da distribuição dos tempos de residência em função do tempo para uma vazão de 0,8 mL/min

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Figura 8: Gráfico da distribuição dos tempos de residência em função do tempo para uma vazão de 1,0 mL/min.

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Figura 9: Gráfico da distribuição dos tempos de residência em função do tempo para uma vazão de 1,2 mL/min.

Observa-se que as curvas de distribuição dos tempos de residência possuem as mesmas características das curvas das condutividades como era esperado.

Para a determinação dos outros parâmetros como tempo de residência médio, variância, variância reduzida, utilizou-se as seguintes equações:

(2)[pic 12]

(3)[pic 13]

(4)[pic 14]

Utilizou-se ainda o modelo de tanques em série como modelo padrão de escoamento, dessa forma foi necessário calcular o número de tanques em série que representam a mesma DTR, para isso utilizou-se a Equação 5, onde o número de reatores necessário está relacionado com o valor da variância reduzida, onde quanto menor o seu valor maior é quantidade de reatores necessários.

(5)[pic 15]

A Tabela 1 apresenta os resultados obtidos para os parâmetros citados para cada uma das vazões estudadas. Onde observa-se que tempo médio de residência diminuiu com o aumento da vazão como era esperado.

Tabela 1: Resultados obtidos para o sistema analisado.

Vazão (mL/min)

τ (s)

σ2 (s2)

σθ2

N

0,6

12,338

0,1666

0,00109

917

0,8

8,3197

0,0831

0,00120

833

1,0

7,5491

0,0602

0,00106

943

1,2

6,3348

0,0676

0,00168

595

Para a simulação, utilizaram-se os modelos de dispersão de pequena intensidade (A), dispersão de grande intensidade em sistema aberto/aberto (B), dispersão de grande intensidade em sistema fechado/fechado (C) e mistura completa em tanques em série (D). As equações teóricas respectivas a cada modelo estão representadas na Tabela 2.

Tabela 2. Modelos de dispersão e de tanques em série.

Modelo

Parâmetro

Equação

A

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