Os experimentos de agitação das partículas foram feitos para os ângulos de 30, 60 e 90º na válvula borboleta. As velocidades do ar utilizadas foram de 4,5 e 6,5 m/s. Os experimentos foram feitos com e sem a placa distribuidora abaixo do leito de partículas. Tabela 4.3: Parâmetros utilizados para o cálculo da velocidade de mínima fluidização das partículas de teflon e vidro.
Propriedade Valor Fonte
Diâmetro da partícula (dp)
Teflon - 0,01 m
Vidro - 0,00438 m Experimental
Densidade do ar a 25º C (ρg) 1,316043 Kg/m3 (KREITH, 1977) Viscosidade do ar a 25º C (µ) 1,6 x 10-5 Pa.s (PERRY; CHILTON, 1980)
Porosidade de mínima fluidização (εmf)
0,6 ( teflon/ vidro) (KUNII; LEVENSPIEL, 1991) Esfericidade da partícula (φ) 1 (teflon/ vidro) Suposição
Densidade da partícula (ρs)
Teflon - 2200 Kg/m3
Vidro - 2500 Kg/m3 (VAN VLACK, 1984)
Através dos testes verificou-se que as partículas estudadas pertenciam ao grupo D, da classificação de Geldart (1973). Viu-se que as partículas formavam jorros facilmente visualizados quando as mesmas eram expostas a distribuição heterogênea de velocidade.
Nos testes realizados sem placa distribuidora, pôde-se perceber que a posição de 60º apresentou uma espécie de jorro na lateral em que a válvula borboleta era aberta, entretanto, no lado oposto ocorreu a formação de uma zona morta (circulada em vermelho) na qual as partículas permaneciam paradas e sem circulação no leito. Para o ângulo de 60º com velocidade de 6,5 m/s o jorro lateral permaneceu na altura de 16 cm, na velocidade de 4,5 m/s altura do jorro ficou por volta de 13 cm.
A Figura 4.26 mostra a agitação do leito com a borboleta na posição de 60º sem a utilização da placa distribuidora e com velocidade de 4,5 m/s. Através da mesma é possível visualizar pela seta qual o sentido do movimento das partículas, sendo que as mesmas sofriam um movimento de subida na lateral esquerda e desciam do lado direito do leito. A área circulada apresentou-se como uma zona morta no leito, onde as partículas não apresentavam movimentação.
Tornou-se assim a utilização da placa imprescindível para se obter uma boa mistura das partículas e a não ocorrência da formação de zonas mortas no leito.
A configuração do equipamento para a posição da borboleta de 30º sem a placa distribuidora originou dois jorros localizados nas laterais do leito. Os dois não apresentavam a mesma intensidade, já que ocorria uma tendência ao jato na lateral em que a válvula borboleta abria ser ligeiramente maior, entretanto a agitação do leito ocorria de maneira eficaz, já que
Figura 4.26: Agitação das partículas com borboleta no ângulo de 60º, velocidade de 4,5 m/s, sem placa distribuidora.
não se formavam pontos mortos no leito. Os dois jorros subiam pelas laterais do leito e retornavam pelo centro, fazendo movimentos cíclicos com sentidos contrários que coincidiam na parte central do leito.
Mesmo com a utilização da placa distribuidora, os jorros eram formados nas laterais do leito. A Figura 4.27, mostra a agitação das partículas para o ângulo de 30, com velocidade de 6,5 m/s utilizando-se placa distribuidora.
Pôde-se observar que a parte central do leito permaneceu em um nível mais baixo, de maneira que a parte superior do leito pode ser determinada por uma linha em formato de “V”. As duas velocidades estudadas apresentaram influência direta na altura dos jorros laterais, sendo que os mesmos atingiram a altura de 6 cm para a velocidade do ar de 4,5 m/s e um aumento para cerca de 10 cm quando a velocidade do ar foi aumentada para 6,5 m/s. Sem a placa distribuidora a altura do leito foi de 9 cm para a velocidade de 4,5 m/s e de 13 cm para a velocidade de 6,5 m/s.
Nos experimentos realizados sem placa distribuidora para a borboleta na posição de 90º mostraram que o leito apresentou um movimento cíclico. Entretanto, neste caso, as partículas se comportaram de maneira diferente da obtida para a borboleta na posição de 60º, onde o movimento cíclico se restringia às partículas da lateral do leito.
Figura 4.27: Agitação das partículas para o ângulo de 30, com velocidade de 6,5 m/s utilizando-se placa distribuidora.
Para a abertura de 90º quase a totalidade das partículas sofria este movimento, como pode ser visto na Figura 4.28 que mostra o movimento das partículas sem a placa distribuidora e com velocidade do ar de 6,5 m/s.
Nota-se que as partículas sofreram o movimento de subida em quase todo o leito. Verificou-se também, que na lateral direita (circulada em vermelho) ocorreu a formação de um ponto de estagnação, no qual as partículas permaneciam com movimentação muito baixa.
Essas partículas eram empurradas pelas outras que realizavam o movimento de descida e quando chegavam à parte central do leito, sofriam o movimento de subida. A altura máxima atingida pelas partículas foi de 18 cm para a velocidade de 6,5 m/s e de 13 cm para a velocidade de 4,5 m/s.
A introdução da placa distribuidora proporcionou uma boa mistura e agitação das partículas. Observou-se que não houve a formação de pontos mortos no leito e que o mesmo apresentava movimentos de subida e descida das partículas Notou-se que nesses movimentos de subida, o leito subia com sua parte superior tendendo a uma linha horizontal, como um bloco de partículas, apresentando entretanto boa mistura entre si, como mostra a Figura 4.29 para a borboleta na posição de 90º e velocidade do ar de 6,5 m/s com a placa distribuidora.
Figura 4.28: Agitação das partículas para a válvula na posição de 90º, sem placa distribuidora e com velocidade do ar de 6,5 m/s.
Figura 4.29: Agitação das partículas para a válvula na posição de 90º, com placa distribuidora e com velocidade do ar de 6,5 m/s.
Com a velocidade do ar em 4,5 m/s, a altura máxima das partículas foi de 9 cm e para a velocidade do ar de 6,5 m/s foi de cerca de 12 cm, ou seja, valores expressivamente inferiores àqueles obtidos nos ensaios sem a placa distribuidora, denotando a intensidade dos canais preferenciais de escoamento do ar para os experimentos realizados sem placa.
Resultados muito próximos a estes foram encontrados para a borboleta na posição de 60º utilizando a placa distribuidora, na qual o leito apresentou movimentação similar à obtida para a abertura de 90º e a tendência à formação de uma linha horizontal na superfície do leito. Para a velocidade de 6,5 m/s a altura do leito permaneceu na altura de 12 cm e para a velocidade de 4,5 a altura do leiro foi de 9 cm, semelhantes às encontradas para a posição de 90º.
Como as configurações de 60 e 90º apresentaram resultados muito próximos quanto à agitação das partículas e a configuração de 60º acarretou em uma perda de carga muito superior, considerando a perda total do sistema, esta foi descartada das próximas etapas. Os testes posteriores de secagem utilizaram as posições de 30 e 90º na borboleta e a altura de 4 cm no leito de partículas.
No caso dos experimentos realizados com a altura de 2 cm de leito, observou-se que os mesmos apresentaram comportamentos semelhantes aos de 4 cm, tendo sempre a mesma tendência de agitação e de movimentação de partículas. Entretanto viu-se que a quantidade de partículas seria insuficiente para que fosse procedida a secagem, devido à pequena área
disponível para a adesão e secagem da pasta. Por este motivo esta altura foi descartada das etapas posteriores.