Orientador: José Roberto Nunhez

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química

Resumo: O projeto atual de agitadores industriais é essencialmente dependente de relações empíricas, visto que as leis físicas que regem os fenômenos envolvidos nos processos químicos são expressões cuja solução analíticaainda é desconhecida. Devido a isso, trabalhos experimentais são utilizados...

Resumo: O projeto atual de agitadores industriais é essencialmente dependente de relações empíricas, visto que as leis físicas que regem os fenômenos envolvidos nos processos químicos são expressões cuja solução analíticaainda é desconhecida. Devido a isso, trabalhos experimentais são utilizados como principais referências para o cálculo do consumo de potência dos sistemas de agitação. Dessa forma, este projeto de pesquisa tem por objetivo principal a obtenção de dados de potência (Número de potência em função do Número de Reynolds) dos impelidores tipo pás retas inclinadasutilizando métodosexperimentais em regime turbulento. Posteriormente foi analisado o comportamento do número de potência em função da variação dos parâmetros geométricos (relações Di/T e w/Di) e a potência consumida do impelidor em função da velocidade rotacional do impelidor. Ademais, foram utilizados dois métodos para medição do torque (cálculo do consumo de potência) na unidade piloto de 50 L: 1 - transdutor de torque e 2 - parâmetros elétricos. Foram obtidos dados para configurações do sistema de agitação com e sem chicanas. Os resultados do número de potência em cento e vinte impelidores ensaiados analisaram: seis variações do diâmetro do impelidor (relações Di/T = 0,25; 0,33; 0,40; 0,45; 0,55 e 0,70), cinco variações da largura da pá do impelidor (relações w/Di = 0,14; 0,17; 0,20; 0,25 e 0,30) e quatro variações de ângulos das pás (30°, 45°, 60° e 90°) para cada tipo de configuração adotada. As principais contribuições deste trabalho são a comparação dos dados de pontência com os impulsos elétricos, de muita importância para a indústria química, pois transdutores de torque confiáveis são caros e não são comuns em instalações industriais e, também, o desenvolvimento de uma equação única para um impelidor baseado em suas relações geométricas (relação impelidor/diâmetro do tanque, comprimento da pá e ângulo de ataque). Isto foi sugerido por Nagata, mas em seu livro ele não conseguiu um ajuste realístico para os pontos. Este trabalho mostra que essa idéia funciona e pode ser utilizada para a estimativa de potência

Abstract: The current project of industrial missing systems is essentially dependent on empirical correlations, since the physical laws governing the phenomena involved in chemical processes are expressions whose analytical solution is still unknown. Due to this factor, experimental works areused as...

Abstract: The current project of industrial missing systems is essentially dependent on empirical correlations, since the physical laws governing the phenomena involved in chemical processes are expressions whose analytical solution is still unknown. Due to this factor, experimental works areused as main references for the estimation of the power consumption of the agitation systems.Thus, this research project has as main objective the acquisition of power data (Power Number as a function of Reynolds Number) of inclined straight-blade impellers using experimental methods in turbulent flow. At a later stage the power number behavior was analyzed as a function of the variation of the geometric parameters (Di/T and w/Di ratios) and the power consumed by the impeller as a function of the rotational speed of the impeller.In addition, two methods were used to measure the torque (power consumption calculation) in the 50 L pilot unit: torque transducer and electrical parameters. Data was obtained for configurations with and without baffles in the agitation system. The results of the power number for one hundred twenty impellers were analyzed. The data comprised six variation for the impeller diameter (Di/T ratios = 0.25, 0.33, 0.40, 0.45, 0.55 and 0, 70), five variations of impeller blade width (ratios w/Di = 0.14, 0.17, 0.20, 0.25 and 0.30) and four blade angular variations (30°, 45°, 60° and 90°) for each type of configuration adopted.The main contributions of this work are the comparison of the transducer results with the electric impulses of a frequency inverter.This is important for chemical industries. Reliable torque transducers are expensive and not common in industrial plants. The other novelty of this work is the development of an equation able to fit the power consumption as a function of the impeller relations (diameter ratio, blade with, and angle of attack). This was first suggested by Nagata. Even though the idea was good, he failed to fit the data and this work shows this equation works and can be used to estimate power consumption of a given impeller

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