Review Heat Transfer of Non-Newtonian Fluids in Agitated Tanks

The heating and cooling of non-Newtonian liquids in tanks with mechanical impellers are operations commonly employed as chemical reactors, heat exchangers, distillers, extractors, thinners and decanters. In particular, the design of heat exchangers (jackets, helical coils, spiral coils and vertical tubular baffles) in tanks requires the prior knowledge of the rheology of the liquid for the calculation of the convection coefficients and the Reynolds number, in order to obtain the area thermal exchange. This chapter aimed to present the basic concepts of tanks with agitation, non-Newtonian liquids, hydrodynamics, heat transfer and, finally, with a practical design example for engineers and undergraduate students

Design of Heat Transfer Surfaces in Agitated Vessels

The project on heat transfer surfaces in agitated vessels is based on the determination of the heat exchange area, which is necessary to abide by the process conditions as mixing quality and efficiency of heat transfer. The heat transfer area is determined from the overall heat transfer coefficient (U). The coefficient (U) represents the operation quality in heat transfers being a function of conduction and convection mechanisms. The determination of U is held from the Nusselt’s number, which is related to the dimensionless Reynolds and Prandtl’s, and from the fluid’s viscosity relation that is being agitated in the bulk temperature and the viscosity in the wall’s temperature of heat exchange. The aim of this chapter is to present a summary for the literature concerning heat transfer in agitated vessels (equipped with jackets, helical coils, spiral coils, and vertical tube baffles) and also the many parameters of Nusselt’s equation for these surfaces. It will present a numerical example for a project in an agitated vessel using vertical tube baffles and a 45° pitched blade turbine. Subsequently, the same procedure is held with a turbine radial impeller, in order to compare the heat transfer efficiencies

Liquid aspersion efficiency quantification experiment: application in ladder-type distributors

O presente texto descreve um equipamento na escala-piloto e um método simples para comparar a eficiência de distribuidores de líquido. A técnica consiste basicamente em analisar a massa do líquido coletado em 21 tubos verticais de 52mm de diâmetro interno e 800 mm de comprimento dispostos em arranjo quadrático colocados abaixo do distribuidor. Uma manta acrílica que não dispersa o líquido com 50 mm de espessura foi fixada entre o distribuidor e o banco de tubos para evitar respingos. Como exemplo de aplicação foram realizados ensaios com nove distribuidores do tipo espinha de peixe de 4 tubos paralelos cada, para uma coluna com 400 mm de diâmetro. Variaram-se o número (n) de furos (95, 127 e 159 furos/m²), o diâmetro (d) dos furos (2, 3 e 4 mm) e as vazões (q) de (1,2; 1,4 e 1,6m³/h). A melhor eficiência de espalhamento pelo menor desvio-padrão foi obtida com n de 159, d de 2 e q de 1,4 indicando as limitações de regras práticas de projeto. A pressão (p), na entrada do distribuidor, para essa condição, foi de apenas 51000 Pa (0,51 kgf/cm²) e a velocidade média (v) em cada orifício foi de 6,3 m/s.This paper describes a device developed on the pilot scale and a simple approach to compare liquid distributor efficiencies. The technique consists basically of analyzing the mass of the liquid collected in 21 vertical pipes measuring 52 mm in internal diameter and 800 mm in length placed in a quadratic arrangement and positioned below the distributor. A 50 mm thick acrylic blanket that does not disperse liquids was placed between the distributor and the pipe bank to avoid splashes. Assays were carried out with ladder-type distributors equipped with 4 parallel pipes each for a column measuring 400 mm in diameter as an example of the application. The number (n) of orifices (95, 127, and 159 orifices/m²), orifice diameter (d) (2, 3, and 4 mm) and the flowrate (q) (1.2; 1.4; and 1.6 m3/h) were varied. The best spread efficiency, which presented the lowest standard deviation, was achieved with 159 orifices, 2 mm and 1.4 m³/h. The pressure (p) at the distributor's inlet for this condition was only 51000 Pa (0.51 kgf/cm²), while the average velocity (v) was 6.3 m/s in each orifice. These results show some limitations of the practical rules used in distributor designs

Roteiro de projeto de chicana tubular vertical em tanques agitados com turbina Rushton / Project roadmap for vertical tubular baffle in agitated tanks with Rushton turbine

Tanques agitados são de grande importância nos processos industriais, podendo ser empregados como reatores, misturadores, armazenagem de fluídos ou no aquecimento e resfriamento de líquidos newtonianos e não-Newtonianos. Geralmente são equipados com impulsores mecânicos radiais ou axiais e como superfícies de troca térmica, as camisas, serpentinas helicoidais, espirais ou chicanas tubulares verticais. Este artigo teve como objetivo apresentar um roteiro de projeto para dimensionar a área de troca térmica de chicanas tubulares verticais e determinar a potência do motor enquanto gira o eixo da turbina Rushton a 250 rpm durante o aquecimento de 50 litros de CMC (1% w/w) a uma temperatura inicial (bulk) de 25°C até atingir a temperatura de 45°C. O processo foi realizado em batelada por uma hora. Foi utilizada água como fluido quente, sendo que a temperatura de entrada foi mantida constante a 60°C.  A área de troca térmica foi obtida em função do coeficiente global de transferência de calor através de modelos matemáticos encontrados na literatura. O trocador de calor dimensionado nesse exemplo foi composto por 4 chicanas de 3 tubos, sendo satisfatório com as relações propostas por Rushton

Aquisição eletrônica de dados da pressão estática, temperatura, velocidade do ar e rotação do ventilado utilizando o microcontrolador arduino em uma unidade experimental de piloto de transporte pneumático/ Electronic acquisition of static pressure data, temperature, air speed and ventilate rotation using the arduine microcontroller in an experimental pneumatic transport pilot unit

Este trabalho apresenta uma tecnologia desenvolvida para uma unidade experimental piloto de transporte pneumático no laboratório de Química, no qual ele foi automatizado para fazer as leituras digitais dos sensores de pressão, rotação, velocidade, temperaturas e umidade do ar em uma tela LCD touch screen. É apresentado, como exemplo, os dados coletados utilizando o sólido polietileno do ensaio realizado no mesmo durante os experimentos realizados. O objetivo do piloto é permitir as leituras digitais das pressões estáticas, velocidade, rotação, temperatura e umidade nessa tela LCD touch screen e não mais leituras manuais com uso de escala de 30cm ou 300mm para saber essas pressões estáticas e, com isso, gerar leituras mais precisas e eficientes durante os ensaios no mesmo, obtendo dados mais eficientes e precisos com um tempo de resposta bem mais rápido

Constatação indireta de consumo hídrico e elétrico por meio de análise de demanda da bomba de recalque / Indirect verification of water and eletric consumption through demand analysis of the discharge pump

O consumo e a escassez hídrica têm se tornado uma necessidade cada vez mais crescente no mundo. O presente estudo apresenta uma proposta de medição indireta de consumo hídrico através de medição de acionamento de uma bomba de recalque em um condomínio residencial na cidade de Santos-SP. O sistema era constituído basicamente por componentes eletrônicos simples para medição de tempo e funcionamento da bomba. É uma alternativa viável e de baixo custo para aferição real de consumo

Ângulo de escorregamento de material sólido particulado em caçamba de caminhão

O presente trabalho teve como objetivo determinar experimentalmente o ângulo de descarregamento completo do minério de ferro e da areia seca grossa e fina em caçambas basculantes em relação ao seu revestimento interno. Para tal, foi desenvolvida uma unidade experimental com o intuito de simular o basculamento. A unidade experimental consistiu em três caçambas de 250 mm de comprimento, 88 mm de largura e 100 mm de altura, com revestimentos metálico, em tinta automotiva e de madeira. A simulação do basculamento se deu por meio de uma plataforma elevatória automática, onde acoplou-se as caçambas, sendo as cargas estudadas em 3 diferentes alturas – 30, 60 e 90mm. As cargas utilizadas foram areia grossa, areia fina e minério de ferro. O método empregado consistiu na alimentação das cargas nas 3 caçambas e nas 3 alturas a fim de se realizar o seu descarregamento máximo, sem que houvesse solavancos, por meio do aumento constante da inclinação da caçamba. Obteve-se menores ângulos de inclinação e massa retida na caçamba de aço revestido com tinta automotiva, enquanto a caçamba de madeira demonstrou o pior desempenho para todas as cargas e alturas estudadas. Conclui-se que o ângulo de inclinação para o descarregamento total da carga tende a ser menor com o aumento da quantidade de material na caçamba, e que o revestimento aplicado à caçamba exerce uma interação significativa no escorregamento da carga afetado pela rugosidade do revestimento

Determinação experimental dos ângulos de repouso dos farelos de soja NGMO (não transgênico) e GMO (transgênico) em unidades de bancada e em pilhas de Terminal Portuário/ Experimental determination of the soybean meal NGMO angle of repose (non- transgenic) and GMO (genetically modified) bench unit and Port Terminal batteries

A determinação do ângulo de repouso de um material granular é fundamental para a antecipação de medidas adicionais de segurança durante seu manuseio e para o adequado projeto de máquinas e equipamentos destinados a sua movimentação e armazenagem. O objetivo do presente trabalho foi projetar e montar duas unidades de bancada de baixo custo e simples operação para obter experimentalmente os ângulos de repouso de dois tipos de farelo de soja, o NGMO e o GMO, nas condições reais de processo, em pilhas de farelo de soja de um Terminal Portuário. Os ângulos de repouso variaram entre 30º a 0,6 m da base e 35º a 6 m para o GMO e entre 31 e 34º para o NGMO.