TRANSFERÊNCIA DE CALOR E POTÊNCIA CONSUMIDA NA AGITAÇÃO DE CARBOXIMETILCELULOSE EM UM TANQUE COM IMPULSOR MECÂNICO E SERPENTINA EM ESPIRAL

TRANSFERÊNCIA DE CALOR E POTÊNCIA CONSUMIDA NA AGITAÇÃO DE CARBOXIMETILCELULOSE EM UM TANQUE COM IMPULSOR MECÂNICO E SERPENTINA EM ESPIRAL

GUIMARÃES, L. G. C.; CRUZ, B. S.; MANTYK, M. E. G.; ROSA, V. S.; MORAES, D.

Artigo Completo:

Os tanques com impulsores mecânicos são largamente utilizados em processos como reatores químicos e trocadores de calor. As serpentinas em espiral podem ser empregadas para o aquecimento devido ao seu baixo custo. O seu projeto envolve a determinação do número de Nusselt e da potência consumida, entretanto, quando envolve fluidos não-newtonianos, a literatura apresenta poucas informações disponíveis. O presente estudo visou analisar o número de Nusselt e o número de potência no aquecimento de solução aquosa de carboximetilcelulose (CMC) em um tanque equipado com uma serpentina em espiral e dois impulsores mecânicos. A unidade experimental consistiu de um tanque com diâmetro de 400 mm, um motor elétrico de 2 hp, 1 impulsor axial com 4 pás inclinadas a 45°, 1 impulsor radial turbina e 1 serpentina em espiral de cobre. Foram realizados 5 ensaios com cada impulsor mecânico, variando-se a rotação, medindo-se a temperatura em 3 pontos específicos no tanque a cada 1 minuto. Também mensurou-se a potência consumida em cada rotação através da medição do torque com o motor em balanço sobre rolamentos. Com os dados obtidos foram calculados os valores do número de Nusselt, Reynolds e número de potência e plotaram-se os mesmos. Pode-se observar que o impulsor axial fornece o menor consumo de energia e que para Reynolds inferiores a 400 (cerca de 300 rpm), o mesmo possui um maior valor de Nusselt, tornando-se assim o recomendado para agitação e aquecimento em sistemas semelhantes ao proposto no trabalho.

Os tanques com impulsores mecânicos são largamente utilizados em processos como reatores químicos e trocadores de calor. As serpentinas em espiral podem ser empregadas para o aquecimento devido ao seu baixo custo. O seu projeto envolve a determinação do número de Nusselt e da potência consumida, entretanto, quando envolve fluidos não-newtonianos, a literatura apresenta poucas informações disponíveis. O presente estudo visou analisar o número de Nusselt e o número de potência no aquecimento de solução aquosa de carboximetilcelulose (CMC) em um tanque equipado com uma serpentina em espiral e dois impulsores mecânicos. A unidade experimental consistiu de um tanque com diâmetro de 400 mm, um motor elétrico de 2 hp, 1 impulsor axial com 4 pás inclinadas a 45°, 1 impulsor radial turbina e 1 serpentina em espiral de cobre. Foram realizados 5 ensaios com cada impulsor mecânico, variando-se a rotação, medindo-se a temperatura em 3 pontos específicos no tanque a cada 1 minuto. Também mensurou-se a potência consumida em cada rotação através da medição do torque com o motor em balanço sobre rolamentos. Com os dados obtidos foram calculados os valores do número de Nusselt, Reynolds e número de potência e plotaram-se os mesmos. Pode-se observar que o impulsor axial fornece o menor consumo de energia e que para Reynolds inferiores a 400 (cerca de 300 rpm), o mesmo possui um maior valor de Nusselt, tornando-se assim o recomendado para agitação e aquecimento em sistemas semelhantes ao proposto no trabalho.

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/chemeng-cobeqic2017-143

Referências bibliográficas

• [1] CHHABRA, R. P.; RICHARDSON, J. F., Non-newtonian flow and applied rheology.
• [2] Engineering applications. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2011;
• [3] GNIELINSKI, V., Int. Chem. Eng., 16, 359, 1976;
• [4] METZNER, A. B.; OTTO, R. E. Agitation of non‐Newtonian fluids. AIChE Journal, v.
• [5] 3, n. 1, p. 3-10, 1957;
• [6] ROSA, V. S.; TAQUEDA. M. E. S.; PAIVA, J. L.; MORAES, M. S.; MORAES
• [7] JÚNIOR, D., Nusselt’s correlations in agitated tanks using the spiral coil with Rushton
• [8] turbine and PBT 45° impeller. Comparison with tanks containing vertical tube baffles.
• [9] Appl. Therm. Eng., 110, p. 1331-1342, 2017;

Como citar:

GUIMARÃES, L. G. C.; CRUZ, B. S.; MANTYK, M. E. G.; ROSA, V. S.; MORAES, D.; "TRANSFERÊNCIA DE CALOR E POTÊNCIA CONSUMIDA NA AGITAÇÃO DE CARBOXIMETILCELULOSE EM UM TANQUE COM IMPULSOR MECÂNICO E SERPENTINA EM ESPIRAL", p-829-834. In: Anais do XII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica [=Blucher Chemical Engineering Proceedings, v. 1, n.4]. ISSN Impresso: 2446-8711. São Paulo: Blucher, 2017.
ISSN 23591757, DOI 10.5151/chemeng-cobeqic2017-143