Dimensionamento de Ciclone industrial

UNIVERSIDADE FEDERAL DO TRIÂNGULO MINEIRO

INSTITUTO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS E EXATAS

CURSO ENGENHARIA QUÍMICA

BRUNO LANZONI

DIEGO BONARDI

ELIAS GABRIEL

GUILHERME KELLNER

PEDRO FONSECA

ROCKET – SOLUÇÕES EM ENGENHARIA[pic 1]

SEDIMENTADOR

UBERABA - MG

2017

BRUNO LANZONI

DIEGO BONARDI

ELIAS GABRIEL

GUILHERME KELLNER

PEDRO FONSECA

ROCKET – SOLUÇÕES EM ENGENHARIA[pic 2]

CICLONES

Relatório técnico-científico apresentado como requisito parcial de avaliação da disciplina Operações Unitárias III ministrada pela Prof. Dra. Kássia Santos.

UBERABA - MG

2017

SUMÁRIO

1.        INTRODUÇÃO        4

2.        MOTIVAÇÃO        5

3.        DIMENSIONAMENTO        5

4.        CONCLUSÃO        7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        8

1. INTRODUÇÃO

A separação que ocorre em ciclones é devido a ação do campo centrífugo que resulta da configuração do equipamento e como a suspensão é alimentada. Existe alguns tipos de configurações de ciclones encontrados no mercado: Lapple e Stairmand, que segundo Massarani (2002), são amplamente utilizados na indústria.

O estudo dos ciclones têm como objetivos determinar relações entre o diâmetro da partícula e do equipamento, com propriedades físicas do sistema, com outras dimensões do equipamento e com a eficiência envolvida na operação.

Ciclones podem operar em série e em paralelo. Quando operando em paralelo deve-se considerar que as vazões são iguais para cada ciclone e que a vazão total se distribui uniformemente aos ciclones, se os ciclones forem iguais, e que a queda de pressão é igual para cada ciclone. Quando operando em série considera-se que as vazões são iguais para todos os ciclones e que a queda de pressão total do sistema é a soma das quedas de pressão de cada ciclone.

Segundo Massarani (1991), o diâmetro de corte d* e o diâmetro da parte cilíndrica Dc estão relacionados segundo a equação abaixo.

[pic 3]

(1)

Onde Dc é o diâmetro da parte cilíndrica do ciclone, K um parâmetro que depende da configuração, µ e Q são a viscosidade e vazão de fluido que alimenta o ciclone, f é um fator de correção que leva em conta o fato de que uma fração das partículas sólidas é coletada no “underflow” sem a ação do campo centrífugo (efeito “T”) e g um fator que leva em conta a concentração volumétrica de sólidos na alimentação, cv (Massarani, 1991).

Ao realizar uma abordagem sobre a eficiência de um ciclone ela está relacionada a um diâmetro D especificado e ao diâmetro de corte do equipamento, d*. Esta relação é chamada de eficiência individual de coleta e pode ser expressa empiricamente. Conhecida a distribuição granulométrica das partículas pode-se estabelecer um parâmetro chamado de eficiência global de coleta, que leva em conta o efeito T existente no equipamento e a razão de líquido, que é um parâmetro importante somente nos estudos de hidrociclones.

A figura abaixo representa um ciclone do tipo Lapple.

Figura 1 - Configuração de um ciclone Lapple.

[pic 4]

Fonte: Referências bibliográficas.

Algumas aplicações dos ciclones são: remover material particulado poluente de efluente gasoso, separar ou reciclar produtos mais valiosos para a indústria, separação e controle de poeiras em fábricas e indústrias.

1. MOTIVAÇÃO

A empresa Rocket, foi contratada por uma fábrica da região, que desejava uma análise de alguns parâmetros de uma bateria de ciclones que foi adquirida recentemente, para separar uma partícula que não nos foi informada o nome, devido a segredos industriais. O cliente estava interessado em saber a capacidade total do sistema, qual diâmetro de partícula era coletado com 95% de eficiência e a potência do soprador requerido para alimentar o sistema.

A bateria de ciclones comprada pelo cliente consiste em 3 ciclones Lapple em paralelo, com 50,8 cm de diâmetro.

1. DIMENSIONAMENTO

As propriedades do ar estão dispostas na tabela abaixo.

Tabela 1 - Propriedades fisico-químicas do ar.

Densidade	7,56x10-4 g/cm³
Temperatura	200 ºC
Viscosidade	0,02583 cP

Fonte:referências bibliográficas.

As propriedades do sólido estão ilustradas na tabela a seguir.

Tabela 2 – Propriedades do sólido

Densidade (ρs)

3,0 g/cm³

Fonte: referências bibliográficas.

Como uma velocidade não foi especificada adotou-se um valor de 50 ft/min, ou seja, 1524 cm/s, que é a velocidade ideal de funcionamento de ciclones Lapple. Com a velocidade especificada pode-se utilizou-se a equação descrita abaixo para calcular a vazão para cada ciclone do sistema.