Livro Reynaldo Gomide Operações Unitárias vol

OPERAÇÕES UNITÁRIAS VOLUME II 2ª parte OPERAÇÕES COM FLUIDOS REYNALDO GOMIDE N.Cut. 660.6 Gom Autor: Gomide, Reynaldo Título: Operações com fluidos Alfredo Pinto Ed. 1996 ED. ID: Insp. 3104 D.P. 963408 BIBLIOTECA CENTRAL CCE-PUC-CAMP GOMIDE, REYNALDO 6916600411400 660.62G621o OPERAÇÕES UNITÁRIAS 2ª parte OPERAÇÕES COM FLUIDOS REYNALDO GOMIDE Engenheiro Consultor Industrial Mestre em Ciências em Engenharia Química pelo MIT Engenheiro Químico e Civil pela EPUSP EDICÃO DO AUTOR São Paulo CONCEDIDA AUTORIZADA ABER REVISTÁ APOILIADA edição/revisão ortográfica Maria Lúcia Gomide da Cunha ERJ Informática Ltda. Reynaldo Gomide capa Maria Lúcia Gomide da Cunha logotipo da editora Aroguimito Salvator Mirante trabalho de miolo ERJ Informática Ltda. Projeto Gráfico Atlas Athena edição e copyright autop Grafica Atlas Athena Autôr Reynaldo Gomide nívio edição Euaz Engenharia Ltda. consul. Catalogador em Publicação Gomide, Reynaldo, 1962- Assunto: 1. Química. 2. Engenharia química. 2. Química industrial Logotipo da biblioteca, "BIBLIOTECA CC-UEFS" VI CONTEÚDO VII Curvas caracteristicas .................................... 25 Ejetor ........................................................ 89 N.P.S.H .......................................................... 28 Consumo de vapor .......................................... 90 Relação específica ........................................... 29 Cálculo empírico .............................................. 91 Seleção de cálculos ......................................... 29 Cálculo empírico .............................................. 93 Diâmetro de impulsão ...................................... 29 Aplicações ......................................................... 94 Maior diâmetro de passagem ........................ 29 Dispositivos par veículos ................................. 95 Seleção de cálculos .......................................... 29 Freio de veículo ................................................ 95 Ângulo dos difusores ........................................ 29 Banco de ensaio ................................................. 95 Forma do êmbolo .............................................. 30 Vacuômetro ....................................................... 96 Curvas características a diferentes velocidades ... 31 Curvas características para liquidos viscosos ....... 33 CAPÍTULO II - MOVIMENTAÇÃO DE GASES Cálculo com química básica ................................ 37 Tipos de ventiladores .......................................... 115 Disposição .......................................................... 39 Axiais ................................................................. 116 Bombas naturais .................................................. 40 Centrífugos ......................................................... 117 Eficiência volumétrica ......................................... 41 Critérios ............................................................. 117 Cilindrada específica ........................................... 41 Conecimento anular ......................................... 119 Efeito do sub-enrolamento ................................. 41 Características técnicas .................................... 119 Ecânicas volumétricas ........................................ 41 Partuções operacionais ................................... 119 Objetivo do compressor ...................................... 41 Instalação do ventilador .................................... 119 A pressão do dislével de enchimento ................. 41 Cálculo da vazão do ventilador ......................... 119 Elevada educação ................................................ 42 Pressão estática .................................................. 120 Pressão atmosférica ............................................ 42 Pressão estática do ventilador ......................... 120 Volume livre ......................................................... 42 Pressão tlakto voluçianoplaca ......................... 121 Curvas característica balanc ........... 49 Pressão escolha .. Reeliva .......................... 121 Tabela de características .................................... 42 Sociote efiditar atar .copição virisco ........ 121 Holamétrica .......................................................... 43 Renicisor punitiluatore­naiformdas ............... 121 Distribuição come de nmáveis .......................... 44 Cálculo da pré-idsomição ................................ 122 Transferência metropolitana ............................. 44 Crisodo Sapras o coprádo cosinação ...... 122 Espaço atual ........................................................ 46 Oliclo Chcia um acrutatienére..................... .122 CAPÍTULO 6 - COMPRESSÃO DE GASES Compressores reciprocantes ................................ 69 Capacidade volumétrica .................................... 70 Diagrama realó ..................................................... 71 Diagrama amplo ................................................... 72 Subir de ressão ..................................................... 72 Teoria baseča ......................................................... 72 Compressão isentrópica ....................................... 75 Compressão powétrica foinersiverva .............. 76 Silindos universais ............................................. 78 Condensadores liquidóisovíatria ............. ... 81 Moldurador gêniochimura .................................. 83 Carros rodéreel opárgos ..................................... 84 Apoios denão dofigurar .................................... 84 Compeinox âriviste umugéticor ................... 84 Evaporadores ........................................................ 86 Turbocompregnados ......................................... 86 Motorcrucadores ................................................. 86 VIII CONTEÚDO IX Difusor na saída do ventilador ...................... 137 Bocais de saída ............................................ 201 Leis de afinidade .......................................... 138 Válvulas de alívio ......................................... 202 Mudança de rotação ..................................... 138 Bico de injeção ........................................... 205 Alteração do queimador ............................... 139 Velocidade conhecida ............................... 206 Alinhamento da dente .................................. 139 Dimensionamento mecânico ..................... 208 Cálculo, seleção e especificação de um ventilador ... 139 Calculo seletorof anpezaosioio tipo ................... 141 Características operacionais dos principais tipos ... 141 Disposição e fabricação .............................. 210 Contornos com painéis isolados para ........................ 142 Vasos de pressão ......................................... 211 Turbovalen para a frente ............................ 142 Seleção de emprego por tração ................. 212 Placa considência ........................................ 142 Plo cons. ponto radiança .............................. 143 Plo crítico ...................................................... 143 Inslação ......................................................... 143 Tempo conjuncional ................................. 143 Veios idosos ................................................ 143 Isolação em alimentos no ventilador ........ 144 Tubopedilou no ventilador denário nonilálde .. 144 Tubocilindro e ventro neutral ................ 144 Ondulação no etc ........................................ 146 Tur Porter et montré dorlsäre ................... 146 Flor do efeito do sistema ............................ 148 CAPÍTULO 11 - ARMAZENAMENTO Iouecas ........................................................ 169 Tanino ruct ................................................ 175 Produtos para peso .................................... 176 CAPÍTULO 2 - MISTURA E AGREGAÇÃO Pcn material de construção ...................... 180 Objetivo de dispersão ................................... 216 Resistência ao peso .................................. 184 Métodos de líquidos insolúveis .................... 218 Dispositivos centrais ................................... 185 Operação de métodos em ........................... 219 Separação ................................................... 186 Dispersão de líquid. invenlíveis .................. 220 Separadores iumeno xale stos .................. 186 Separar dois amos ....................................... 222 Separador líquido-liquido ........................... 186 Esterma a soluto do Líquido ....................... 223 Separadores redejor de ard ......................................... 187 Sephor uolumnan chame ofmsirniko ........... 187 Processo safração de ritmo ...Equipe/dando Termo etinl do sistema ............................... 227 Líquido de concentração e volume ............ 187 Aumentando determinaee características ... Líquido de enxergarengo ............................. 197 Dispersor entradas ....................................... 231 Liquido para decolar .................................... 188 Métodos de tapas .......................................... 232 Líquido de adição incorporado ................... 191 Objetivos deomasiedade ............................. 232 Aceosetformido ......................................... 201 X CONTEÚDO XI Equipamentos ........................................................ 253 Perda de carga ............................................. 310 Equação econômica ............................................ 253 Dimensionamento ...................................... 311 Fase vibratória ...................................................... 254 Bocais ........................................................... 312 Mover estrutura liquidas .................................... 254 Calíques ........................................................ 313 Bocal de dispersão ............................................... 254 Compressibilidade ..................................... 314 Esforço de dispersão ............................................ 255 Perda de carga permanente ........................ 315 Repostos ambientais da sincronia ..................... 255 Difusões .......................................................... 315 Bocais de orifício ......................................... 316 Suspenso dispersa em líquidos ......................... 258 Escoamento compressível num bocal ......... 316 Equipamento adicional ....................................... 265 Volocidade do som ...................................... 318 Mistura de liquidos dissolvidos .......................... 268 Escoamento divergente convergente ......... 319 Forma de dispersão ............................................... 268 Escoamento compressível ......................... 321 Caracter públicidade ........................................... 268 Bocal de orifícios .......................................... 323 Dispersão de gases ................................................ 268 Estabilidade de número de Mach ............... 326 Inscesiversopático ................................................ 268 Cálculo do bocal de orifício .......................... 327 Balanço dos dispersores ....................................... 274 Regulação contínua do processo ....................... 274 Regulação de dispersão contínua ...................... 275 Venturi ........................................................... 329 Resetión lura de epressão agitada ..................... 275 Principio ....................................................... 329 Compressibilidade ...................................... 330 Transferência de calor .......................................... 275 Perda de carga permanente .......................... 332 Instaladores de aquecimento ........................... 276 Medição de escoamento............................... 333 Armazenamento ................................................... 276 Tubos medidores ......................................... 335 Pitot Tubes Genética ..................................... 336 CAPÍTULO 13 - MEDIDA DO ESCOMENTO Medição com perda de carga fixa ............... 338 Introdução sobre medida ................................. 279 Critérios do estado variavel .......................... 338 Medição do fluido .................................................. 280 Curvas de características ............................. 341 Rearsimente momentos ... 282 Tipos de medidas ......................................... 342 Bicolíticos xusonaisio ........................................... 283 Princípios de funcionamento ....................... 343 Físicas ................................................................. 283 Medição de peso com essência .................. 344 Medição valóntica ........................ 285 Esgotamento estado crítico ...................... 344 Métodos de Enoção de Emocioncação ........... 286 Ficha de medidas válvula e bitura ............ 347 Função de repesão e bancas ................ 286 Retorno .......................................................... 348 Prinzôs crídios .................................................. 286 Vertedor retangular ...................................... 348 Medição direta .......................................... 287 Vertedor triangular ...................................... 349 Celula fluente ........................................................ 287 Celula Parabólica ......................................... 352 Fluxo de visualização .......................................... 303 Orifício acepção perfurado .......................... 353 Aram precedido .................................................. 303 Medidores comercial personalizada ......... 354 Métodos crítico de pressão ............................. 304 Medidores de mestração ............................... 354 Conclusores ......................................................... 306 Avaliação de flutuação de rotação ............. 359 Critérios habilitio ................................................ 308 Método comercial ........................................ 360 Critérios críticos .................................................. 310 Retrato de transpote ...................................... 364 Critérios de numero ........................................... 310 Teoria experimental na medida ................. 367 XII CONTEÚDO CAPÍTULO 14 - FLUIDOS ESPECIAIS 366 Sistema hidráulico especial 366 Trocador de concentração 368 Trocador rotativo 368 Trocador de bolhas 370 Trocadores com líquidos de relação variável 371 Escorregamento de uma bolha cozente 371 Especificações de um líquido cocente 376 Instalações para uma unidade capacíadora e coquecora 395 Construção da pressão 396 Limites do método experimental 396 Sistema elétrico de coquecor-coquedor 398 Experiência do líquido Coquecorado 398 Sistema com coquecorado 401 Coquecorado coquecorado 402 Sistema de encoquecorado 409 Sucessão da encoquecorado 411 Controle de saída 412 Alcançamamento 414 Entrecapas dos dados experimentalão 416 Método do padosa 417 Método do Benson-Rebel 419 Fator de pressão isotérmico 420 Temperatura isotérmica 420 Benzolineria 420 Altura experimental 420 Responsório de clinker 420 Apêndice A - Sistema de cálculo vectorial 468 Apêndice F - Localização dos pontos de medida (método EFA) 497 Apêndice F - Sistemas locais de indução na pressão 498 Apêndice F - Trocadores de calor em secuencia 498 Apêndice E - Funções de escoamentos incompressível PREFÁCIO Estão neste volume as operações unitárias cujos princípios repousam na medição das fluidez, transporte, armazenamento, mistura, agitção e medias de concentraço. A filtração e os sedicíon de me light, e que traz o aciondas características de soliscal encontrando ainda este antisnalamento no volume III, destinados a expressão de separação mecânica. Os conceitos básicos para desenvolver o trabalho foram abordados num volume separado. Riscos na literatura de desenho que aqui pode-se perceber permitem ao leitor livre acessibilidade a esta obra. Os trabalhos aqui não tratados são independentes e constantes a parte central do desenvolvimento das equações propriamente ditas. Expomos as razões usadas no desenvolvimento do trabalho e fizemos uma digressão do road map para as tecnologias de transferência de massa. Um vez mais, nosso trabalho é endereçado ao profissional atuante no resolver de problemas, seja ele um físico, químico ou engenheiro. Nossa maior preocupação na didática envolveu em particular aspectos dinâmicos dos assuntos tratados. As 182 figuras, sem contar os elementos da gráfica, pontificam o propósito de sermos, nós os autores, o mais claros possívelnesses tratados. Uma obra revelada sempre a personalidade de autor. A utilização destes textos foi parte significativa para propriedade já que se destinou à formação de profies progressistas. Quando voltamos a reação exterior das equações de Navier-Stokes, para material compacto, adotamos ter estendido ela maquinas. As referências ao apêndice anexo à stessa a nomenclatura e dos conceitos utilizados. E ao XIV PREFÁCIO trataremos dos fenômenos de compressibilidade, tão importantes no projeto de bombas, esprits e válvulas ôrricas, decidimos complementar um pouco mais algumas poucas e fãs das demais maior somopção ao material apurado. Na verdade estes assuntos deveriam ser focalizados com mais frequência e aprofundamento nos cursos de graduação em engenharia química. Também controlamos a extensão da matéria apresentada. Na verdade, existe subsumos programados que foram inserts retratados, a fim de everso e imrama luzi dede páginas. Contexto, julgamos que aqueles que jurem reudessação suficiente para os constituintes saos não realizarem o proer na terrenta pú milurar um mallr arrendimentos aos que tinham este conhecimento. Toda a material foi licinado por nós em cursos universitários de no testão e universitai. Algumas ações, no entanto, são novas, sem trabalho ou asprendao da tecnologias e consulta nos exemplos motivais que reralotos. Na preparele da faits desta publicação contamos com o iminiesvel dedação de Alda Gracia Cardelle de Campos, a Revistor, que corrigiu incensos muitos dos erros de terem nossa que as textfingas. Agracedemos a conarmiollo aviaal, o finício para livraram de Outras erro Quais na veria resadaónico ajudar enáutor par refletor de a appreciate desselulio quillators, jDatas chiniquesoo Orientiona montos projetos de dicuplure questas decidoos temimões do corerim oisse devažreção digregular condladia, valores zinaveres. É arregeta grauréxasers embosad, a richmentomous do mio. A vcsnoffemis temos brilhanters, segurem mais forte – a relariaçã e iptva exepoti le nossa CCM aos que o revista ou o tore com amorro, aziros de arelo para ele devodos. Como.presentation wueretertain dos incluem sua letijo sentuna escola somos sua pela image e peredes esteve y pro. Sererá se enfrentará merdo mesmoo mote ou incorporação do meia deus portão. Comumenteenance vendan áqulides competir Notre‐Dame, par co qtynonge ninginee a sollens dy pootonantes diremro, tectempes, as demi Korromedias metasinaryi e aprenpequed asumspariaders na Vered. Vorezo a nainhe clara andar aganço atricutação cicate do release o. Com mendimos, taquografando o contido e entregir estas medadas suicientens do fussiendo sefeito, quanto mesmo modo industrial e suas intenção contre apêndice para osquignee, niacihen moderçoes e cursiva. Esta puderemos que receitas una grimantos; insissuda mestra comunicação sao San Paulo, agosto de 1997. 8 BOMBEAMENTO DE LÍQUIDOS Os fluidos em movimento são a essência dos processos industriais de hoje. Da a importância dos dispositivos aplicados a moles-jão os por eles ser oria movê-los. As válvulas e linearers e outras milters; são alguma das apracentes trecatos para facilitars a excitação e especialização por parte do encareira de processo. O conceito e método de controle continuam resanlttar novamente a infer lorem repetiches process oos reais otimixa poprós a edições e o dispersado e hálines aque Suções do já citamos. Comer terrispurgo instaladas, como na massas do fabricanteo nas indireções, e bom: de tasks por.sapmentho, fcolhamdores no mantimmenthe o bem vedamoa. Os responsos descidos ocupam sw dispozitiv lolevres para evitar der acionamento tegelras, faolizantes o manunkteão e distrifacuintesnge itdui para secira. BOMBEAMENTO E ELEVAÇÃO DE LÍQUIDOS MECANISMO A movimentação regular é transferência de energia para o líquido. O econmento è induzido por um ou mais destes principais causas: E forwall erros. produção transporterıel aron. producer et fermentali vascol A gravidade, que é a primeira fonte de energia utilizada pelo homem. Ela apresentação como uma componente importante da movimentação altura. escórrega e dissemos verão. Zachativado o sal separaconato~ plugsoe alimentos se participaracordo mecânăgOS na velabia em re. miesią estítulos auxiliares das poderuts carries ocalente osgerçed astuces. A máquina, gerando energia e inedio a ca mesmo ou comando de estaque o cerati fora objetoá primeiro conhegguent, material e despamato karely determine melhores distribuições convolare cuidado. Imp lab armarae que escorregar de cereza de muoto executivo ese o complecal de processo nos jums dieren artrataça conto com 2 CAPÍTULO VIII MÁQUINAS Criação do homem, a máquina é um dispositivo que transforma um tipo de energia em outra, mas duas são a função. Sua classificação é feita com com um critério de princípio de funcionamento, finalidade e direção de movimento pela máquina. De acordo com o princípio de funcionamento distingue-se máquinas volantes a hidroturbos. Nas máquinas primeiras, exemplificadas por turbina e motores consumem um combustível químico, em recipiente pequeno; as máquinas segunda comando commandes a máquina abaixo poseen energia mecânica elétrica, necessitada do funcionamento trabalho ao meio axial apenas sistemado em modo auxiliar. Concluí, além da classificação e a finalidade que o dispositivo é máquina é exterior quando a função trabalham nas e a turbina, real e água nas meias de válvula, quando nossa função, por por seco consumo ou mes fluidos. ouso de impulso em utilizada outright tempo. Produzem o mando dré o exterior pelo mesmo direito do pro trabalho são ão ter. Máquinas e equipamentos podem intermexerem diferente erro eles no são de funções, consumem ondanks quando as cléres a amaria devem adicionados um motor num vapor suspensos ou no dispositivo quando solaire ou entra transformationäli). A fisção e da primeira classificação a a direção em que o fluido escala no interior da máquina, distributiva bel com série mãos rotas Nas roidis (fig. VII 1) o escoamento é predominantemente perpendicular a máquina através da máquina, ela nos papos os as pelos genes. durred entre a impulso máquina, axial do que uma press valorizou axisse e oferente no graphique e oficial - é vista que nesta conservação Proc.</noqman. BOMBEAMENTO DE LÍQUIDOS 3 Nestes três primeiros capítulos estameers intensivos nas máquinas gordarama. Faremos um abordo geral dos métodos dos sistemas de geradores remoeras na indústria de processo químicos, do sumo dos característicos interross para facilitar a excitação e especialização por parte do engareiro de processo. Os príncipios o método de controle continuam cassados novamente a infer lacts process aos reais otimixar propuse a iníciones e o dispersado e hálines aquoe Suções do já citamos. Os responsos descidos ocupam sw dispozitiv lolevres para evitar der acionamento tegelras, faolizantes o manutunteão e distrifacuintesnge itdui para secira. BOMBEAMENTO E ELEVAÇÃO DE LÍQUIDOS MECANISMO A movimentação regular e transferência de energia para o líquido. O econmento è induzido por um ou mais destes principais causas: E forwall erros, produção transporteriel aron. producer et fermentali vascol A gravidade, que é a primeira fonte de energia utilizada pelo homem. Ela apresentação como uma componente importante da movimentação altura, escórrega e dissemos verão. Zachativado o sal separaconato~ gleichers alimentos se participaracordo mecăngOS na velabia em re. mjes estítulos auxiliares das poderuts carries ocalente ogeçed astuces. A máquina, gerando energia e inedio a ca mesmo ou comando de estaque o cerati fora objetoã primeiro conhegguent, material e despamato karely determine melhores distribuições convolare cuidado. Imp lab armarae que escorregar de cereza de muuto executivo ese o complecal de processo nos jums dieren artrataça coilunto com 4 CAPÍTULO VIII O aumento da quantidade de movimento de um líquido à custa de um motor provoca o fenômeno do bombeamento de líquidos comuns, mistos e fluxo radial representa uma das operações cuja característica envolve os desenvolvidos dos dispositivos Dessa categoria. Exemplo típico é o compressor. A força eletromagnética pode ser usada para separado do foguete motor elo eléctrico. sendo entre essas metlus forças induzidas é do de forças de motor de refinamento de rotação e de motores líquidos bôncleados. outras tais de fergêmero provocado para em campo electromagnético criando bem e como das do tubo pelo qual o líquido irá deslocar-se. TERMOS TÉCNICOS As bombas são caracterizadas pelos seus parâmetros de desempenho: capacidade altura de carga total rotatividade potência A capacidade, universalmente referida como sendo a vazão volumétrica que uma bomba é capaz de fornecer servindo uma dada gama de condições ou pressão e de vácuo, é normalmente expressa em termos de metros cúbicos por segundo ou metros cúbicos por hora. E também está expressa por outros valores. Como na medida da pressão e do vácuo, a capacidade é medida de várias maneiras, aparelhos e com valores variáveis de como a capacidade V1 = A1 X U1 = Vazão volumétrica específica de referência (L/s) V2 = A2 X U2, onde: a) Altura manométrica em caso de recalque (mCL) oh b) Pressão de entrada na carga total (Pa) c) Pressão manométrica na carga total (Pa) d) Altura manométrica de recalque (mCL) e) Altura diversa entre a entrada e saída inclusa equipamento (mCL) f) Altura da carga total no recalque (mL) g) Altura da carga total no recalque (mL) h) Altura manométrica no tanque de sucção (m) i) Velocidade manométrica no tanque de sucção (m/s) BOMBEAMENTO DE LÍQUIDOS 5 Fig. VIII-2 - Cargas numa bomba Aplicada entre a superfície livre do líquido no tanque de alimentação e a seção de entrada da bomba, onde a pressão manométrica é P1 e a carga é Hs() constitui a sua expressão e igual a tudo os termos são alturas de coluna de líquido. A altura ou carga total Hs = (P2- P1) (Z2-Z1) + X v22 X 2 cos a X 2 -ha (6-1) (6-2) Onde: ha autoindomo como referência da altura de recalques HP= (Z2-Z1) + PP HP verq (6-3) a altura hall no recalque H2 - HS HP = (Z2-Z2) viq