Difusividade efetiva de agua em misturas de solidos porosos
Mirla de Nazare do Nascimento Miranda
TESE
Português
(Broch.)
T/UNICAMP M672d
[Moisture effective diffusivity in porous solid mixtures]
Campinas, SP : [s.n.], 2007.
134p. : il.
Orientador: Maria Aparecida Silva
Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica
Resumo: Sólidos porosos têm sido aplicados em vários setores industriais, principalmente como misturas de diferentes sólidos. A caracterização fisica, bem como a difusividade efetiva desses materiais é importante para a otimização de processos industriais que aplicam o transporte de massa em sólidos...
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Resumo: Sólidos porosos têm sido aplicados em vários setores industriais, principalmente como misturas de diferentes sólidos. A caracterização fisica, bem como a difusividade efetiva desses materiais é importante para a otimização de processos industriais que aplicam o transporte de massa em sólidos porosos. Investigações iniciadas sobre difusividade efetiva em misturas de sólidos indicaram a necessidade de informações sobre a estrutura dos componentes, para se obter um modelo mais adequado. Por isso, este trabalho tem como objetivo detenninar as relações existentes entre as propriedades fisicas dos sólidos puros e de misturas de sólidos e testar um modelo matemático para estimar a difusividade efetiva em sólidos porosos multicomponentes. Foi avaliado o comportamento de misturas dos materiais Zeólita NaY, Alumina, Caulim e Sílica. A difusividade efetiva foi determinada a partir de um modelo que considera a contribuição de cada mecanismo de transferência de massa envolvido em sólidos porosos, considerando as propriedades estruturais do sólido. Essas propriedades são: isotermas de dessorção de água, determinada pelo método estático; área superficial determinada por adsorção de Nitrogênio utilizando o método de cálculo de BET; densidade absoluta determinada por picnometria a gás Hélio; densidade aparente calculada pelo peso e volume do sólido preparado em formato cilíndrico; distribuição do tamanho das partículas determinada por difratometria a laser; distribuição do tamanho dos poros calculada pela equação de Kelvin, a partir dos dados de
dessorção de água; porosidade, calculada a partir dos dados de densidade aparente e de densidade absoluta; tortuosidade; permeabilidade intlinseca e relativa. Também foram 'realizados experimentos de secagem para determinar a difusividade efetiva e comparar os resultados com o modelo aplicado. Os resultados obtidos mostram que as isotermas de sorção das misturas seguem uma regra de mistura simples, em função da fração mássica dos componentes. A pressão capilar e a penneabilidade relativa não seguiram a mesma regra, mas apresentaram uma tendência de comportamento de acordo com o material mais microporoso. A difusividade efetiva da água calculada pelo modelo para os materiais puros não concordou completamente com os resultados experimentais, mas a difusividade efetiva de misturas de sólidos apresentou resultados satisfatórios para algumas misturas, principalmente para as misturas quatemárias Ver menos
dessorção de água; porosidade, calculada a partir dos dados de densidade aparente e de densidade absoluta; tortuosidade; permeabilidade intlinseca e relativa. Também foram 'realizados experimentos de secagem para determinar a difusividade efetiva e comparar os resultados com o modelo aplicado. Os resultados obtidos mostram que as isotermas de sorção das misturas seguem uma regra de mistura simples, em função da fração mássica dos componentes. A pressão capilar e a penneabilidade relativa não seguiram a mesma regra, mas apresentaram uma tendência de comportamento de acordo com o material mais microporoso. A difusividade efetiva da água calculada pelo modelo para os materiais puros não concordou completamente com os resultados experimentais, mas a difusividade efetiva de misturas de sólidos apresentou resultados satisfatórios para algumas misturas, principalmente para as misturas quatemárias Ver menos
Abstract: Porous solids have been applied in several industrial sectors, mainly as mixture of different solids. The physical characterization as well as the effective diffusivity of these materiaIs are important to the optimization of industrial processes that apply mass transport in porous solids....
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Abstract: Porous solids have been applied in several industrial sectors, mainly as mixture of different solids. The physical characterization as well as the effective diffusivity of these materiaIs are important to the optimization of industrial processes that apply mass transport in porous solids. Investigations about effective diffusivity in solid mixture indicated the necessity of infonnation on the structure of the solids in order to obtain a more adequate model. So, the aims of this work were to detennine the relationship between the physical properties of solid mixtures and their single components, and to test the mathematical model to estimate the effective diffusivity in porous solid mixtures. NaY zeolite, Alumina, Kaolin and Silica were the materiaIs evaluated in this work. The effective diffusivity was detennined from the mo deI that considers tn~ contribution of each mass transfer mechanism involved in porous solids, taking into account the structural properties of the solid. The evaluated properties were: water desorption isothenns,
detennined by static method; surface area detennined by the data of the Nitrogen adsorption isothenns using BET method; absolute density detennined by Helium gas picnometry; apparent density calculated by weight and volume of the solid prepared in cylinder shape; partic1e size distributions detennined by laser difratometry; pore size distribution calculated by Kelvin equatioh, from the data of water desorption isothenns; porosity, calculated from the data of apparent and absolute density; tortuosity; intrinsic and relative penneability. Drying experiments were also perfonned to detennine the effective diffusivity to compare to the values calculated
with the model. The result showed that the desorption isothenns of the mixtures follow: a simple mixture rule, as a function of mass fraction of the components. The capillary pressure and the relative penneability do not follow a mixing rule, but they present a tendency to behave according to the more microporous component. The water effective diffusivity of single solids calculated by the model did nót agree completely with the experimental results, but the water effective diffusivity ofthe solid mixtures presented satisfactory results for some mixtures, mainly for quatemary ones Ver menos
detennined by static method; surface area detennined by the data of the Nitrogen adsorption isothenns using BET method; absolute density detennined by Helium gas picnometry; apparent density calculated by weight and volume of the solid prepared in cylinder shape; partic1e size distributions detennined by laser difratometry; pore size distribution calculated by Kelvin equatioh, from the data of water desorption isothenns; porosity, calculated from the data of apparent and absolute density; tortuosity; intrinsic and relative penneability. Drying experiments were also perfonned to detennine the effective diffusivity to compare to the values calculated
with the model. The result showed that the desorption isothenns of the mixtures follow: a simple mixture rule, as a function of mass fraction of the components. The capillary pressure and the relative penneability do not follow a mixing rule, but they present a tendency to behave according to the more microporous component. The water effective diffusivity of single solids calculated by the model did nót agree completely with the experimental results, but the water effective diffusivity ofthe solid mixtures presented satisfactory results for some mixtures, mainly for quatemary ones Ver menos
Silva, Maria Aparecida, 1955-
Orientador
Freire, Jose Teixeira
Avaliador
Hubinger, Miriam Dupas, 1957-
Avaliador
Taranto, Osvaldir Pereira, 1963-
Avaliador
Kieckbusch, Theo Guenter, 1942-2021
Avaliador
Difusividade efetiva de agua em misturas de solidos porosos
Mirla de Nazare do Nascimento Miranda
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