Operações Unitárias III - Secagem

OPERAES UNITRIAS III

Secagem NOTAS DE AULAS 02/07/2015

1. Introduo Secagem: refere-se a eliminao de gua de

materiais de processo e outras substncias.Pode-se referenciar a eliminao de outroslquidos orgnicos, como benzeno ou solventesorgnicos de materiais slidos. Evaporao: grande remoo de gua Secagem: pequena remoo de gua Eliminao de gua

Prensas centrfugas

NOTAS DE AULAS 02/07/2015

2. Mtodos gerais de secagemMtodos:Processos:1. Batelada

2. Contnuo

Quanto a transferncia de calor1. Contato direto2. Vcuo (indireto)3. Liofilizao

NOTAS DE AULAS 02/07/2015

3. Equipamentos de secagemNOTAS DE AULAS 02/07/2015

1. Secador de bandejasMateriais slidos e pastosos.Bandejas de 10 a 100 mm de altura.


2. Secador tipo tnel contnuo


3. Secador rotativo


4. Secador de tambor


5. Secador spray

4. Dados psicromtricosNOTAS DE AULAS 02/07/2015

1. Cartas psicromtricasa. Umidade relativab. Razo de umidadec. Entalpiad. Volume especficoe. Temperaturas de bulbo seco, mido ede orvalho.

4. Dados psicromtricosNOTAS DE AULAS 02/07/2015

2. Umidade de equilbrio

5. Curvas de taxas de secagemNOTAS DE AULAS 02/07/2015

1. IntroduoNa secagem de materiais com contedo deumidade variado necessrio estimar:a) Tamanho do secador;b) Condies de secagem (temperatura e

umidade);c) Tempo de secagem.


2. Determinao experimental da taxa desecagem

Costuma-se determinar a taxa de secagemem secadores de bandeja.


3. Curvas de taxa de secagem em condiesconstantes1. Converso dos dados para curva de taxa

de secagemOs dados so obtidos em experimentos desecagem em batelada como massa total dematerial slido (material seco mais gua) .

Esses dados podem ser convertidos emdados de taxa de secagem.


3. Curvas de taxa de secagem em condiesconstantes1. Converso dos dados para curva de taxa

de secagem

=

- massa de slidos seco em kg.


3. Curvas de taxa de secagem em condiesconstantes1. Converso dos dados para curva de taxa de

secagemPara condies constantes de secagem:

=


3. Curvas de taxa de secagem em condiesconstantes1. Converso dos dados para curva de secagemEnto plotanto X versus t (h), teremos:

% = 100

% = 100

= 1 +


3. Curvas de taxa de secagem em condiesconstantes1. Converso dos dados para curva de taxa de secagemQuando derivamos X em funo de t , teremos ataxa de secagem:

% = &'

% taxa de secagem (kg de H2O/h.m2);& - massa de slido seco (kg);' rea exposta a secagem (m2);


3. Curvas de taxa de secagem em condiesconstantes1. Converso dos dados para curva de taxa de secagemCurva de taxa de secagem


1. Predio do perodo de secagemconstante

A secagem de um material ocorre portransferncia de massa do vapor de gua dasuperfcie saturada do material para umacorrente de ar.A taxa de remoo de gua controladapela taxa de transferncia de calor para asuperfcie do material.



Para se chegar a equao de secagem sernegligenciando tanto a transferncia decalor por conduo quanto por radiao.Assumiremos que somente transferncia decalor para a superfcie do slido seja porconveco pelo gs quente para a superfciedo material.


1. Predio do perodo de secagem constanteA taxa de transferncia de calor por conveco dada por

= ) )* 'Em que - coeficiente de transferncia de calor, +, ;) temperatura do gs, ,;)* - temperatura da superfcie do material, ,;' rea exposta a secagem, +.


1. Predio do perodo de secagem constanteA taxa de remoo de vapor de gua domaterial dada pela equao

-. = / 0* 0Em que/ - coeficiente de transferncia de massa porconveco, .+;0* - frao molar do vapor de gua prximo asuperfcie do material;0 frao molar de vapor de gua no gs.


1. Predio do perodo de secagem constanteUma outra forma desta equao dada por

-. = /232. 4* 4Em que2. e 23 - so os pesos moleculares da gua edo ar, respectivamente.4* - umidade absoluta a temperatura dasuperfcie do material, )*, K;4 umidade absoluta a temperatura do gs, ),K.


1. Predio do perodo de secagem constanteOutra forma de predio da transferncia decalor por mecanismo combinado de conduo,conveco e radiao

= 5 + 6 + 75 = 5 ) ) '6 = 6 )6 ) ', 6 = 9 5,676

)6100= )100

=

)6 )7 = 7 ) ) ', >7 = 11 5 + ?@ @ + ?



-. = /232. 4* 4

= -.2.AB'onde AB obtida pela temperaturasuperficial )* .


1. Predio do perodo de secagem constanteIgualando as equaes: = ) )* ' (1)

= -.2.AB' (2)E substituindo a equao

-. = /232. C* CTemos:

%5 = AB' = ) )*

AB = /23 C* C



O coeficiente convectivo pode ser obtido pelaequao

= 0,0204FG,HOnde G o fluxo mssico dado por kg/m2h



Para se determinar o tempo de secagemconstante, tem-se:

= &A* I +' ) )* =& I +

'/23 C* C

ExemplosNOTAS DE AULAS 02/07/2015

Exemplo 1: Deseja-se secar um slido cuja curva desecagem est representada na figura abaixo desde um

contedo de umidade livre I = 0,38 LMN7O at I = 0,25 LMN7O . Estime o temponecessrio.


Exemplo 1: Soluo

= + I = 3,08 1,28 = 1,80

0,38

1,28

0,25

3,08


Exemplo 2: Tempo de secagem por meio da curva de taxade secagem, conforme figura abaixo:


Exemplo 2: Soluo

1,51

0,25 0,38

% = P'

%Q = P'

= R

+S

ISG= P' R

%Q

TI

T+

= P'%Q I +

= 21,51,51 0,38 0,25 = 1,85

Exemplo 1NOTAS DE AULAS 02/07/2015

Um material granular insolvel deve ser seco em umabandeja de 0,457 x 0,457 m e 25,4 mm de profundidade, econsidera-se que os lados e o fundo esto isolados. O calor transferido por conveco pela corrente de ar que fluiparalela a superfcie a uma velocidade de6,1 m/s. O ar est a 65,6 C e tem uma razo de umidadede 0,010 kg H2O/kg de ar seco. Estime a velocidade desecagem (taxa de secagem) para o perodo de velocidadeconstante no SI.


2. Predio do perodo de secagemdecrescente (Integrao grfica)Constante

= &' R%

TUTM

Descrescente

R no constante.

Exemplo 2Deseja-se secar um lote de slido mido cujacurva de velocidade de secagem est representadana figura anterior, desde um contedo de umidadelivre de X1 = 0,38 kgH2O/kg de slido seco atX2 = 0,04 kgH2O/kg de slido seco. A massa deslido seco Ls = 399 kg solido seco eA = 18,58 m2 de superfcie livre. Calcule o tempode secagem. Ls/A = 399/18,58 = 21,5 kg/m2

02/07/2015NOTAS DE AULAS

Exemplo 2 - soluo Perodo de secagem constante

= &'%5 I +

= 399 0,38 0,19518,58 1,51 = 2,63


Exemplo 2 - soluo Perodo decrescente

rea = A1+A2+A3rea = (2,5.0,024)+(1,18.0,056)+

(0,84.0,075) = 0,189


Exemplo 2 - soluo Perodo decrescente

= &' R% =

39918,58 0,189 = 4,06

TUTM

Tempo total = 2,63+4,06=6,69 h


2. Predio do perodo de secagem decrescente (outros mtodos)

Taxa (R) um funo linear de X% = +

Derivando, temos:% =

Substituindo em

= &' R%

TUTM

Temos

= &'R%%

TUTM


2. Predio do perodo de secagem decrescente (outros mtodos)Desde que:%I = I + e %+ = + +

= %I %+I +Ento

= & I +' %I %+ W%I%+


2. Predio do perodo de secagem decrescente (outros mtodos) Taxa (R) um funo linear de X passando pela origem

% = Diferenciando

% =

= &'R

%%

6U6M

= &' W%I%+

A inclinao da reta

= %55 ; I = 5%I = %5

= &5'%5 W

%5%+

= &5'%5 W5+


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