3. SEPARADORES A CICLONE. É o equipamento mais usado para coleta de poeira.
Campos de Aplicação :
- Remover sólidos e/ou lílíquidos quidos de gases; - Geralmente usados para remover partículas maiores que 5 Q m. Modelo de Escoamento :
A trajetória do gás : Espiral dupla. O
gás entra espiralando para baixo pela periferia e volta para cima pela parte central.
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3.1. Ciclones Convencionais.
Com as relações rel ações geométricas:
Quando o gás entra no ciclone, a sua velocidade sofre uma distribuição, de modo que a componente tangencial da velocidade aumenta com a diminuição do raio, segundo uma lei da forma :
(4)
A aceleração radial aC = [2.r
(5)
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3.2. Eficiência de Captação.
Diversos autores investigaram a duração teórica do movimento das partí culas no ciclone e fizeram uma previsão teórica do desempenho do equipamento. Várias
expressões teóricas e semi-empíricas tem sido propostas para prever a efici ência de captação de um ciclone, mas ainda os métodos e xperimentais são de maior confiança.
= Eficiência de coleta D¶= Diâmetro de corte do tamanho de partícula cuja eficiência de coleta é de 50 % no ciclone considerado. L
Na prática, o que se especifica no projeto é a eficiência de separação desejada para partículas de um determinado tamanho D. Relação empírica de Rosin, Rammler e Intelmann :
B = Largura do duto de entrada do ciclone; N = Número de voltas feitas pelo gás no interior do ciclone ( igual a 5 ); v = Velocidade de entrada do gás no ciclone baseada na área B.H ( recomenda-se usar 15 m / s ); Q = Viscosidade do gás; V = Densidade do gás; VS = Densidade do sólido.
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3.3. Dimensionamento.
Da equação (01) temos :
Se N = 5
Marcha de Cálculo :
Depois de estabelecido o percentual da c apitação, para as partículas de diâmetro D especificado da curva de eficiência, tira-se o valor D/D¶. - Calcula-se D¶; - Calcula-se DC ( equação 02 ); - Especifica-se as demais dimensões :
- A altura do duto na entrada :
Q = Vazão de projeto. v = Velocidade admitida no projeto. Se H { DC /2 REPROJETAR O CICLONE !!!
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corrente de ar a 50 oC e 1 atm arrasta partículas sólidas de VS = 1.2 g/cm3 à vazão de 180 m / min. Deseja-se projetar um ciclone para colet ar 87 % das partículas de 50 Q m em suspensão. Exemplo 02 :
Uma 3
Solução :
87 % D/D¶ = 3 D¶= 50 / 3 = 16.67 Q m = 16.67 x 10 -4 cm Cálculo de DC e outros parâmetros : DC = 13.96.v.( VS - V ).D¶2 /Q Supor : v = 10 m / s = 1000 cm / s VS = 1.2 g / cm3
Altura do duto de entrada : Q = 180 m3 / min = 3x10 6 cm3 / s
H { DC /2
REPROJETAR O CICLONE !!!
Novo cálculo de DC e parâmetros : Supor : v = 7.5 m / s = 750 cm / s
Altura do duto de entrada :
H } DC / 2
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3.4. Perda de Carga. A queda de pressão num ciclone e também a perda de carga são expressas de forma mais conveniente em termos da pressão cinética nas vizinhanças da área de entrada do ciclone. As perdas estão associadas : - Atrito no duto de entrada; - Contração / expansão na entrada; - Atrito nas paredes; - Perdas cinéticas no ciclone; - Perdas na entrada do tudo de saída; - Perdas de pressão estática entre a entrada e a saída. Sheferd, Lapple e Ter Linden = consideram que as perdas por energia cinética são as mais importantes dentro do ciclone e que são as únicas que se deveria levar em consideração:
V ¶¶=
Densidade do gás com o pó, que é calculada em função da fração em volume das partículas sólidas.
Ae = Área da entrada = BxH Área da saída = T .DS2/4
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3
Exemplo 03 : Deseja-se projetar um ciclone para retirar partículas de 20 Q m ( VS = 1.8 g/cm ) de um gás com densidade 5 g/l e cuja vazão é de 2.1 m3 / s. Dado Q = 1.96 x10 -4 g/cm.s,
calcule as dimensões e avalie a perda de carga. Solução : Vamos
estabelecer uma eficiência = 85 %
D/D¶= 2.5 D¶ = D/2.5 = 20/2.5 = 8 x 10 -4 cm
Se v = 10 m / s = 1000 cm/s
H = 102.94 cm {DC /2 Então v
= 15 m / s
DC = 122.7 cm DS = DC / 2 = 61.35 cm B = DC / 4 = 30.68
H = 68.5 cm $122.7 /2 = 61.35 cm
Avaliando a perda de carga :
2
(P = 296.76 gF/cm
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Um ciclone tem 90 cm de diâmetro e 5.6 m de altura. A partir dos dados abaixo, calcule o diâmetro crítico de partículas para este c olone : DS = 45 cm; H = 45 cm; B = 21 cm; Q = 1.4 m3 /s de ar; 3; VS = 2.5 g / cm -4 Q = 1.96 x 10 g / cm.s; -3 3. V = 1.2 x 10 g / cm
