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Authors
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Abstract(s)
Neste trabalho estudou-se experimentalmente a porosidade e permeabilidade de
leitos granulados constituídos por misturas de partículas esféricas com dois
diâmetros diferentes. Os estudos foram conduzidos variando a fracção volúmica de
partículas de maior dimensão, xD, presentes nos leitos e o rácio d =d/D, onde d e D
representam o diâmetro das partículas de menor e maior dimensão,
respectivamente. Recorrendo à equação de Kozeny-Carman e aos valores
experimentais da permeabilidade e porosidade foi então possível calcular a
tortuosidade.
Adicionalmente, foi estudada a permeabilidade e porosidade de leitos fixos
contendo misturas de partículas esféricas e cilíndricas para diferentes fracções
volúmicas de partículas cilíndricas, sendo estas caracterizadas por um diâmetro
equivalente superior ao diâmetro das partículas esféricas.
A porosidade mínima obtida para os diferentes rácios d das misturas de esferas
registou-se entre xD = 0.65 e xD = 0.7, tendo a porosidade mínima das misturas de
esferas/cilindros sido obtida nessa mesma região de fracção volúmica. A porosidade
mínima das misturas de esferas decresceu com o decréscimo do rácio d.
O valor mínimo da permeabilidade situou-se, em todos os casos (misturas de
esferas com diferente d e misturas esferas/cilindros), na região de fracções
volúmicas situadas no intervalo entre 0.3 e 0.5.
O facto de se obterem porosidades mínimas e permeabilidades mínimas em
diferentes regiões da fracção volúmica de partículas de maior dimensão pode
dever-se a variados efeitos de distorção do arranjo das partículas no interior dos
empacotamentos, conduzindo estes efeitos de distorção ao decréscimo da
tortuosidade na região da porosidade mínima e, consequentemente, ao aumento da
permeabilidade. In this work, the experimental porosity and permeability of granular beds
containing mixtures of spherical particles with different size were studied. The
studies were carried out varying the volume fraction content of bigger particles, xD,
and the particle size ratio d =d/D between smaller and bigger particles, d and D
being the diameter of small and large particles. Using the Kozeny-Carman equation
and the experimental results of porosity and permeability, was possible to calculate
the tortuosity.
Additionally, it was studied the permeability and porosity of granular beds
containing spherical particles and cylindrical particles, the latter particles being
bigger than the former ones. In these studies it was also varied the volume fraction
content of bigger particles (cylinders).
The minimum porosities, reached with the mixtures of spheres with different
particle size ratio d or mixtures spheres/cylinders, were obtained in volume fraction
content of bigger particles located in the interval 0.65 – 0.7. The minimum porosity
of granular beds containing mixtures of spheres decreased with the decrease of d.
The minimum values of permeability were obtained at volume fractions of bigger
particles (spheres or cylinders) located in the range 0.3-0.5.
This difference between the volume fraction content where the minimum porosity
and minimum permeability are reached is probably provoked by various distortion
effects that affect the arrangement of the different particles within the packing,
these distortion effects leading to lower values of tortuosity on the region of
minimum porosity.
Description
Keywords
Mistura de partículas Porosidade Permeabilidade Tortuosidade Particle mixture Porosity Permeability Tortuosity
Citation
Resendes, José Simão Morgado - Fenómenos de transporte em leitos constituídos por partículas com diferente diâmetro e forma. Bragança: ESTiG, 2009. Dissertação de Mestrado em Engenharia Química
Publisher
Instituto Politécnico de Bragança, Escola Superior de Tecnologia e de Gestão