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REACTORES GÁS-LÍQUIDO

REACTORES GÁS-LÍQUIDO. REACTORES GÁS-LÍQUIDO I. DOEU, J.Vasconcelos, Março 2004. caso REACTORES C/ AGITADORES ( Tanque c/ Agitação ). definições. K L a. Área desta bolha. C. C*. K L. área de todas as bolhas. volume líquido V. =. K L a. Área total das bolhas Volume total. .

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REACTORES GÁS-LÍQUIDO

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Presentation Transcript

  1. REACTORES GÁS-LÍQUIDO REACTORES GÁS-LÍQUIDO I DOEU, J.Vasconcelos, Março 2004

  2. caso REACTORES C/ AGITADORES (Tanque c/ Agitação)

  3. definições KLa

  4. Área desta bolha C C* KL área de todas as bolhas volume líquido V = KLa Área total das bolhas Volume total . KL área específica a O parâmetro característico do transporte de massa gás-líquido nos equipamentos é o produto KL.a balanço do transporte de O2: desconhecida! KLa

  5. relações entre KLa, potência e caudal de gás

  6. KLa depende da potência dissipada Pg e do caudal de gásQg log KLa Qg log Pg

  7. 1) Optimização da OPERAÇÃO critérios: 1º. eficiência máxima a custo constante (não interessa) ou 2º. custo mínimo a eficiência constante (interessa)

  8. ver representação de potência e KLa em função das variáveis de operação N e Qg

  9. Curvas de Potência total constante N Potencia total = Pot.agitação (Pg) + Pot.compressão (Qg) Ptotal = f(N,Qg) redução Ptotal constante Qg

  10. N Ptotal = f(N,Qg) diferentes combinações N - Qg para mesma Potência total combinações c/ mesmos custos de energia! Ptotal constante Qg

  11. Curvas de KLaconstante N KLa = f(N,Qg) aumento KLa constante Qg

  12. 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

  13. as duas possibilidades de optimização da operação no tanque:

  14. 1ª possibilidade de optimização (não interessa) N maximizar KLa @ custo constante KLa máximo @ Ptotal constante N óptimo Ptotal constante Qg óptimo Qg

  15. 2ª possibilidade de optimização (interessa!) N minimizar custos @ KLa constante N’ óptimo Ptotal mínima KLa constante Q’g óptimo Qg Refª: Optimisation of agitation and aeration in fermenters Bioprocess Engineering 14 (1996), 119-123

  16. 2) Optimização do VOLUME do tanque

  17. tempo de residência 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): D COD + (C - C0) = KLa.(C*- C)med .tR mole.m-3 mole.m-3 s-1 mole.m-3 s C alimentação Q, C0 Qg ar

  18. total custos V óptimo e é possível optimizar o volume do tanque visto que: a maior tR corresponde: maior volume ( maior investimento) menor KLa -ver eq. anterior ( menores consumos) pelo balanço de custos ao custo total mínimo corresponde o volume óptimo

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