ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS, Trabalhos de Química

Baixe ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS e outras Trabalhos em PDF para Química, somente na Docsity!

ENGENHARIA QUÍMICA

ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS

JULIANA PORTO SIMÕES DE ANDRADE

MACAÉ

JULIANA PORTO SIMÕES DE ANDRADE

ESCOAMENTO EM MEIOS POROSOS

MACAÉ

4 1 INTRODUÇÃO A permeabilidade é um parâmetro que representa a resistência encontrada pelo fluido ao atravessar um meio poroso. Este parâmetro não leva em conta apenas as características do fluido, mas considera a completa interação entre o fluido e o meio poroso. O processo de escoamento em meios porosos é de interesse de uma grande variedade de engenheiros e cientistas, bem como de políticos e economistas que reconhecem a importância dos lençóis freáticos e de uma variedade de processos de extração de petróleo (CAMPOS, 2013). Dispor de modelos adequados que permitam prever o comportamento dos meios porosos e dos fenômenos de transporte em que eles ocorrem pode ser fundamental em muitas áreas científicas e tecnológicas (MARTINS, 2006). A lei unidimensional descoberta empiricamente em 1856 por Darcy serviu como ponto de partida para numerosas aplicações práticas e como um desafio constante para os teóricos. Enquanto as condições originais estudadas por Darcy são encontradas em várias situações práticas, suas extensões para casos mais gerais necessitam de uma análise teórica especial, por se tratarem de situações nas quais experimentos são difíceis de realizar (MEDEIROS, 2015). 2 OBJETIVOS

• Construir as curvas de ΔP/L em função da velocidade superficial do gás;
• Determinar a permeabilidade de cada filtro;
• Comparar os valores encontrados

5 3 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 3.1 MEIOS POROSOS Para estudar o escoamento de fluidos em meios porosos, é necessário especificar-se os conceitos dos dois materiais envolvidos: fluidos e meios porosos. Pode-se definir um meio poroso com um meio sólido que contém poros. Poros são espaços “vazios”, que podem ser distribuídos de diversas maneiras no meio. 3.2 FLUIDOS Um fluido, por definição, é uma substância que se deforma continuamente sob ação de qualquer força tangencial. Nesta definição, não é levada em conta a estrutura molecular do fluido, que a composto de diversas moléculas em movimento. Os fluidos nos quais a taxa de deformação é diretamente proporcional à tensão de cisalhamento são conhecidos como newtonianos. Os regimes de escoamentos viscosos são classificados em laminar ou turbulento , tendo por base a sua estrutura. No regime laminar, a estrutura do escoamento é caracterizada pelo movimento suave em camadas. A estrutura do escoamento no regime turbulento é caracterizada por movimentos aleatórios, tridimensionais e transientes, de partículas fluidas, adicionais ao movimento principal. 3.3 LEI DE DARCY A teoria do escoamento laminar e lente através de um meio poroso homogêneo é baseada num experimento clássico originalmente desenvolvido por DARCY (1856). Historicamente, Darcy, em 1856, foi um dos primeiros a equacionar empiricamente a modificação na energia do fluido causada pela sua passagem através de um meio poroso. Trabalhando com meios granulares não-

7 Na equação de Forchheimer, o termo μvs/k 1 representa os efeitos viscosos da interação fluido-sólido, enquanto o termo ρvs^2 /k 2 representa os efeitos cinéticos. Por efeitos viscosos, o fluido perde energia de dois modos. Primeiro, pelo atrito entre as moléculas do fluido durante o escoamento. Neste caso, quanto maior a viscosidade do fluido (μ), maior será o atrito e consequentemente a transformação da energia de pressão em calor. A outra forma de perda de energia ocorre pelo atrito entre o fluido e a parede do meio poroso. Aqui, a área de contato entre ambos, representada pela constante k 1 , quantifica esta perda de energia do fluido. Quanto maior a área de contato, maior será a resistência ao escoamento do fluido. Geralmente, o aumento de área é associado à diminuição do tamanho das partículas para estruturas granulares ou do tamanho do poro para estruturas celulares.

8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• CAMPOS, L. C. Modelagem do escoamento de fluidos em meios porosos utilizando a estrutura de dados Autonomous Leaves Graph. Departamento de matemática instituto de ciências exatas universidade federal de minas gerais. Belo Horizonte - MG, p. 16-20, 2013.
• CREMASCO, M. A. Operações Unitárias em Sistemas Particulados e Fluidomecânicos. Editora Edgard Blücher Ltda., São Paulo, 2012. FOX, R.W.; MCDONALD, A. T. Intrumentação e Controle. UNITEC.Disponível em: < www.fem.unicamp.br/~instrumentacao/pressao/manometro01.html>. Acessado em 23 de setembro de 2018.
• INNOCENTINI, M. D. ; PANDOLFELLI, M. V. C. Considerações sobre a estimativa da permeabilidade em concretos refratários através das equações de Darcy e de Forchheimer. Universidade Federal de São Carlos, Departamento de Engenharia de Materiais. Cerâmica vol.45 n.292-293 São Paulo, Mar./Jun. 1999.
• Innocentini, M.D.M., Sepulveda, P., Ortega, F. (2005). Permeability, in: M. Scheffler, P. Colombo (Eds.), Cellular ceramics: structure, manufacturing, properties and applications, Wiley-VCH, Weinheim, 313 – 340.
• MARTINS, A. A. A. Fenômeno dos transportes em meios porosos. Universidade do Porto, Faculdade de Engenharia. Departamento de Engenharia Química. p. 1- 139, 2006.
• MEDEIROS, W. B. B. Estudo da permeabilidade de meios porosos com solução polimérica. Universidade Federal do Rio Grande do Norte – UFRN Centro de Tecnologia – CT Departamento de Engenharia Química – DEQ, Natal, p. 10- 41