Tanque com agitação
Propaganda
Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 REACTORES GÁS-LÍQUIDO I DOEU, J.Vasconcelos, Março 2004 Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 caso REACTORES C/ AGITADORES (Tanque c/ Agitação) Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 definições KLa Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 O parâmetro característico do transporte de massa gás-líquido nos equipamentos é o produto KL.a balanço do transporte de O2: dC * V KL A C C dt área de todas as bolhas desconhecida! Área total das bolhas KL . = KL a Volume total área específica a Área desta bolha C C* KL volume líquido V Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 relações entre KLa, potência e caudal de gás Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 KLa depende da potência dissipada Pg e do caudal de gás Qg log KLa Qg log Pg Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 1) Optimização da OPERAÇÃO critérios: 1º. eficiência máxima a custo constante (não interessa) ou 2º. custo mínimo a eficiência constante (interessa) Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 ver representação de potência e KLa em função das variáveis de operação N e Qg Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 Curvas de Potência total constante N Potencia total = Pot.agitação (Pg) + Pot.compressão (Qg) Ptotal = f(N,Qg) redução Ptotal constante Qg Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 N Ptotal = f(N,Qg) diferentes combinações N - Qg para mesma Potência total combinações c/ mesmos custos de energia! Ptotal constante Qg Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 Curvas de KLa constante N KLa = f(N,Qg) aumento KLa constante Qg Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 KLa pretendido e variáveis operatórias N KLa = f(N,Qg) KLa constante diferentes combinações N - Qg para mesmo KLa mas diferentes custos de energia! Qg 1 de Março de 2002 Departamento de Engenharia Química as duas possibilidades de optimização da operação no tanque: Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 1ª possibilidade de optimização (não interessa) N N óptimo maximizar KLa @ custo constante KLa máximo @ Ptotal constante Ptotal constante Qg óptimo Qg Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 2ª possibilidade de optimização (interessa!) N minimizar custos @ KLa constante N’ óptimo Ptotal mínima Q’g óptimo KLa constante Qg Refª: Optimisation of agitation and aeration in fermenters Bioprocess Engineering 14 (1996), 119-123 Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 2) Optimização do VOLUME do tanque Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 Se o tanque fôr utilizado como reactor contínuo para o tratamento de determinado caudal de alimentação consumidor de gás (p.ex. consumo de O2, COD, em tratamento de efluentes, cultura de algas, fermentação, etc.) Q, C em estado estacionário (balanço ao O2 por unidade de volume de líquido): mole.m-3 s-1 mole.m-3 s D COD + (C - C0) = KLa.(C*- C) .tR C med tempo de residência alimentação Q, C0 mole.m-3 ar Qg Departamento de Engenharia Química 1 de Março de 2002 e é possível optimizar o volume do tanque visto que: V tR Q a maior tR corresponde: maior volume ( maior investimento) menor KLa - ver eq. anterior ( menores consumos) custos total pelo balanço de custos ao custo total mínimo corresponde o volume óptimo óptimo V
