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Título: Fenómenos de transporte em leitos constituídos por partículas com diferente diâmetro e forma
Autor: Resendes, José Simão Morgado
Orientador: Dias, Ricardo P.
Campos, João
Palavras-chave: Mistura de partículas
Porosidade
Permeabilidade
Tortuosidade
Particle mixture
Porosity
Permeability
Tortuosity
Issue Date: 2009
Editora: Instituto Politécnico de Bragança, Escola Superior de Tecnologia e de Gestão
Citação: 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
Resumo: 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.
URI: http://hdl.handle.net/10198/1716
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