Velocidade Mínima Fluidização | Tecnologia da Fluidização
1. Velocidade de Mínima Fluidização
Considerando um leito de partículas sustentado em um distribuidor para um fluxo ascendente uniforme de gás (ex.: placa de metal sinterizada porosa). O início da fluidização ocorre quando há o equilíbrio entre a força de arraste promovida pelo fluxo ascendente do gás em movimento e o peso das partículas, ou seja:
Re-arranjando a Equação (1), chega-se as condições de mínima fluidização, sendo:
No início da fluidização, a porosidade é um pouco maior do que em um leito fixo, correspondendo ao estado expandido do leito de sólidos para qualquer carga (ver detalhes em Porosidade na Mínima Fluidização).
A velocidade superficial em condições de mínima fluidização, Umf, é obtida pela combinação da Equação (2) e com a extrapolação da expressão de leito fixo estabelecida por Ergun (1952):
Ou ainda na forma rearranjada:
em que o número de Reynolds é definido como:
No caso especial de partículas muito pequenas, a Equação (4) é simplificada como:
Para partículas muito grandes:
Quando emf e/ou fS não são conhecidas, pode-se ainda estimar Umf, para um leito de partículas irregulares, como segue. Primeiro re-escreve-se a Equação (5) como:
em que K1 e K2 são constante:
Wen e Yu (1966) foram os primeiros a perceber que K1 e K2 permanecem praticamente constantes para diferentes tipos de partículas em uma ampla faixa de condições (Re = 0,001 a 4000). Sendo assim, outros pesquisadores (ver Tabela 2) publicaram valores de K1 e K2.
Resolvendo a Equação (9) em condições de mínima fluidização e usando os valores de K1 e K2 recomendados por Chitester et al. (1984) para partículas grosseiras, obtém-se:
Para partículas finas, os valores recomendados por Wen e Yu (1966) são:
Esta expressão é útil apenas como uma estimativa para Umf. Visto que Umf é a mais importante medida necessária para o projeto, esta tem sido o foco de grande quantidade de trabalhos experimentais sob uma ampla variedade de condições (Tabela 1). Maiores detalhes encontram-se em Tannous et al. (1994).