LABORATÓRIO I DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO I DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS

MESTRANDA LAUREN MARCILENE MACIEL MACHADO

Eduarda Rodrigues Bianchini

Felipe Lorenzoni Weissheimer

 

CICLONAGEM

Santa Maria, RS

17 de junho de 2019

1 OBJETIVOS

        Essa prática experimental objetiva, através de ensaio de ciclonagem, medir as dimensões do ciclone e determinar sua configuração. Além disso, pretende-se caracterizar as partículas de polietileno branco de acordo com o diâmetro médio (dp). Ainda, intenciona-se estimar o diâmetro de corte do ciclone (D*) para diferentes vazões dadas e construir a curva do diâmetro de corte em função do número de Reynolds (Re). Por fim, objetiva-se estimar a eficiência individual de coleta (η), o rendimento real (ηR) e o rendimento teórico (ηT) do ciclone em questão.

---

2 MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Materiais

        Fez-se uso de um módulo experimental mostrado na Figura 1. Esse é composto por painel de comando elétrico e pneumático, soprador centrífugo, sistema de alimentação de partículas, válvulas de direcionamento, tubo de Venturi, manômetro inclinado contendo água, dutos plásticos, ciclone e filtro de mangas. Além do módulo experimental, usou-se balança, termômetro, paquímetro, fita métrica e amostra de polietileno branco.

[pic 1]

Figura 1 – Módulo experimental para a realização dos experimentos.

2.2 Métodos

        Inicialmente, caracterizou-se as partículas de polietileno branco por paquimetria e determinou-se o diâmetro médio das partículas através da Equação 1.

[pic 2]

        Após, mediu-se uma quantidade de 500g dessas partículas e inseriu-se na alimentação do sistema. Ligou-se o soprador e aguardou-se alguns segundos para limpar o sistema. Aumentou-se o fluxo de fluido até a velocidade de 20m/s. Abriu-se a alimentação e aguardou-se a alimentação da totalidade das partículas. Ao final, desligou-se o equipamento e mediu-se a massa total de partículas que ficaram retidas no coletor do ciclone (underflow). Verificou-se a temperatura do ar para estimar as propriedades.

        Para a determinação da velocidade na seção cilíndrica do ciclone, usou-se a Equação 2, onde vc representa a velocidade na seção cilíndrica, Q a vazão de escoamento e Dc uma dimensão característica do ciclone.

[pic 3]

        A fim de determinar-se o número de Reynolds para as diferentes vazões de escoamento, usou-se a Equação 3, onde Re representa o número de Reynolds, Dc uma dimensão característica do ciclone, vc a velocidade na seção cilíndrica, ρ e μ a densidade e viscosidade do fluido que escoa, respectivamente.

[pic 4]

        Calculou-se o diâmetro de corte para o ciclone em questão através da Equação 4, onde D* é o diâmetro de corte, Dc uma dimensão característica do ciclone, K uma constante dada, ρf e μ a densidade e viscosidade do fluido que escoa, respectivamente, ρpm a densidade média das partículas, f e g dados iguais a 1.

[pic 5]

        Ainda, determinou-se a eficiência individual de coleta e os rendimentos teórico e real através das Equações 5, 6 e 7, respectivamente. Nessas, η representa a eficiência individual de coleta, dp o diâmetro médio das partículas obtido no paquimetria, D* o diâmetro de corte do ciclone, ηR o rendimento real do ciclone, mR a massa retida no coletor, mE a massa total de partículas alimentada e ηT o rendimento teórico do ciclone.

[pic 6]

[pic 7]

[pic 8]

---

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

        A partir da caracterização de dez partículas de polietileno branco por paquimetria, obteve-se os dados contidos na Tabela 1. Usando-se da Equação 1, obteve-se que o diâmetro médio das partículas (dp) é de 0,3255cm.

Tabela 1. Dimensões obtidas por paquimetria

Partícula	M	m	x
1	0,37	0,26	0,27
2	0,45	0,25	0,35
3	0,43	0,26	0,33
4	0,37	0,26	0,27
5	0,37	0,24	0,36
6	0,35	0,26	0,30
7	0,45	0,25	0,37
8	0,45	0,25	0,38
9	0,31	0,27	0,30
10	0,42	0,24	0,32
Média	0,40	0,25	0,33

        Realizou-se a medida das dimensões características do ciclone para a determinação do seu tipo. Com as medidas obtidas, pode-se aproximar sua configuração à Lapple e obter o K para esse ciclone. Os resultados estão descritos na Tabela 2.