manual secagem 2014

UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Instituto de Química Departamento de Operações e Projetos Industriais Laboratório de Engenharia Química II

Laboratório de Engenharia Química II 1

Manual de Operação

Conjunto Didático Experimental

“SECAGEM EM TÚNEL DE VENTO”

1. Descrição do Equipamento

O equipamento encontra-se esquematizado na figura 1. Constata-se mediante

o esquema que a unidade consiste basicamente de um sistema de escoamento de

ar, circuito de aquecimento de ar, desumidificador de ar, circuitos de medidas de

temperatura, umidade e velocidade do ar, assim como, a câmara de secagem,

propriamente dita.

A fim de minimizar o barulho no ambiente de trabalho foi instalado um

abafador de ruídos envolvendo o soprador, (24) na figura 1.

Na unidade experimental o ar de secagem é impulsionado por um soprador

tipo compressor radial (1) que impulsiona o ar para o sistema, passando por três

válvulas tipo gaveta, de diâmetro 0,0508 m, sendo uma “encarregada” de regular a

vazão do ar de secagem que escoa para o aquecedor elétrico (V1), outra em relação

ao ar que retorna através de um reciclo para o soprador (V2) e a outra para a

descarga na atmosfera (V3), permitindo uma regulagem da razão do ar de secagem.

O aquecedor (2), segundo a figura (1), é composto por duas resistências

elétricas aletadas (22), com a potência máxima de 1200 watts, em 220 volts. No

aquecedor elétrico (2) está conectado um sistema elétrico e eletrônico que controla a

quantidade de calor dissipada pelas resistências, ou seja, permite obter a

temperatura do ar no valor desejado em cada experiência.



O circuito de controle da temperatura no interior da câmara de secagem (9) é

composto pelas resistências elétricas (22), termosensor (T7) e o controlador

propriamente dito (19).

O circuito de medidas de temperatura possui um indicador para cada termopar, T1,

T2 e T3, correspondentes às temperaturas de bulbo seco, bulbo úmido e da amostra,

respectivamente.

Logo após a resistência (2), tem-se a linha L6 (toda a tubulação tem diâmetro

nominal de 2”) que contém o tubo Pilot (3) e, em seguida, para a distribuição e

homogeneização final do escoamento do ar foi utilizado um rotor (6) e um conjunto

de telas no compartimento de secagem da amostra (7) na figura 1. O rotor (6) causa

turbulência no ar, fazendo com que o fluido ao passar pelas telas (7) seja

homogeneizado.

No compartimento de secagem (9) possui uma tampa de acrílico (17) que

permite colocar o “box-dryer” (18) dentro do túnel. Após passar pelo compartimento

de secagem da amostra, o ar escoa em um tubo cilíndrico de acrílico transparente

(10), abastecido de sílica, retorna ao soprador (1) e o “ciclo” se inicia novamente. O

material a ser processado deve ser distribuído uniformemente no “box-dryer”,

construído em acrílico (18).

Medidas de temperatura, umidade e velocidade do ar:

Encontram-se instalados termopares de com pote rígido e mola flexível no

rabicho, de bulbo úmido (T2) e bulbo seco (T1), para efetuar as medidas de umidade

do ar de secagem via psicrometria. O tubo do psicrômetro tem diâmetro nominal de

¾ in e aproximadamente 40 cm de comprimento. A medida de temperatura do fluido

de secagem é realizada no termopar T3.

Tem-se instalado na tubulação L6 o sistema de medida que permite

determinar a velocidade superficial no interior da câmara de secagem via tubo Pitot

(3). O painel suporta o frasco Mariote de 500 mL e o tubo de vidro inclinado de 56,0



cm contendo água para as medidas das diferenças de pressões estática e dinâmica

no Pitot, construído com tubos de aço inox.

Além destas condições operacionais, o projeto e a construção do conjunto

experimental, bem como, dos sistemas de medidas das variáveis foram executados

de forma a permitirem a realização de testes em diferentes condições forçadas com

escoamento do ar de secagem em regimes laminar e turbulento.

2. Operação do Equipamento:

Tem-se como meta no processo de aprendizagem do aluno o estudo da

transferência simultânea de calor e massa entre a amostra e o ar de secagem.

Nestas experiências os parâmetros mais relevantes são relativos à transferência de

massa, cujos valores deverão ser determinados em função das condições térmicas e

hidrodinâmicas, de acordo com o problema de interesse em engenharia.

Para uma correta e segura operação do equipamento, tem-se as seguintes

instruções

2.1. Funcionamento:

Medir as dimensões do “box-dryer” e pesá-lo;

encher o “Box-dryer” com a amostra e pesar;

encher o reservatório no qual estará imerso o termopar do bulbo úmido (T2),

instalado na parte frontal do tubo do psicrômetro, com água “limpa” até a altura

de interesse, recomenda-se próximo ao topo do frasco;

Abrir a válvula tipo gaveta (V1), conectada à tubulação L1 de descarga do

soprador, girando-a no sentido anti-horário; abrir fechar totalmente as válvulas

(V2) e (V3), instaladas nas linhas L3 e L4, respectivamente, girando-os no

sentido horário;



anotar o valor da posição inicial do nível do manômetro inclinado (4).

ligar o soprador (1) via botoneira (13). A velocidade do ar para a operação será

obtida a partir do desnível do manômetro inclinado (4), conectado no tubo Pitot,

instalado na linha L6, e com suporte no painel (5);

ligar a chave seletora do painel de controle e ajustar set point no valor desejado.

Não esquecer que as condições operacionais deverão estar com valores

constantes para o início do processo de secagem;

remover o visor acrílico (17), posicionar o “box-dryier”(18) no interior da câmara

de secagem (9) contendo o material a ser processado e recolocar o visor de

acrílico (17);

abrir a válvula V4 do psicrômetro (14) para fazer a medida de temperaturas dos

termopares do bulbo seco, T1, e do bulbo úmido, T2, indicadas no medidor de

temperatura (19);

anotar os valores de temperatura (T1, T2 e T3), assim como, da variação de

massa da amostra em função do tempo (a cada 10 minutos) durante o processo

de dessorção de vapor d’água da amostra até atingir o teor de umidade de

equilíbrio higroscópico, nas condições operacionais utilizadas;

após o término das experiências desligar o soprador (1) e chave seletora do

controlador de temperatura.

2.2. Tomada de dados experimentais

Os valores obtidos por meio do procedimento descrito devem ser anotados

nas tabelas abaixo.

3. Segurança

Neste experimento os aspectos sobre segurança estão restritos aos cuidados

usuais em se manipular sólido bem como, com instalações elétricas.



4. Sugestões para o relatório

a) Faça uma revisão bibliográfica sobre o processo de secagem e suas curvas

características.

b) Consulte a diferença entre porcentagem de água de um sólido, teor de umidade

de um sólido e umidade relativa de um gás.

c) Explique como usar a carta psicrométrica nesta prática.

d) Revise os conceitos de tubo de Pitot e manômetro de tubo inclinado.

e) Com os dados da prática, determine a umidade relativa e a velocidade do ar.

f) Construa as curvas características de secagem: Teor de umidade vs Tempo e

Taxa de secagem vs Teor de umidade. Distingua os diferentes períodos no

processo de secagem e determine o teor crítico e de equilíbrio.

g) Consulte na literatura um modelo empírico para representar a curva de

secagem Teor de umidade vs Tempo.

5. Bibliografia recomendada

FOUST, Alan S, et al. Princípios das Operações Unitárias,2ª ed., LTC, Rio de

Janeiro, 1982



“Box dryer”

Dimensões (cm)

Massa (g)

T set point (°C): h (cmHg):

Tempo (min) Massa (g) T1 (ºC) T2 (ºC) T3 (ºC)

Composição inical da amostra

Massa do béquer

(g)

Massa do béquer com

amostra humida (g)

Massa do béquer

com amostra seca (g)

Porcentagem

de água (%)

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