5. Ciclonagem 2011

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDEESCOLA DE QUÍMICA E ALIMENTOSENGENHARIA QUÍMICA

02155 - OPERAÇÕES UNITÁRIASProf a. Dra. Christiane Saraiva Ogrodowski

Prof. Msc. Omar Fernandez Gonzalez

Prática 5 - CICLONAGEM

38740 – Miral Miranda Neto40729 – Gustavo Hoffmann Moreira

40732 – Dirceu Vanderlei Mayer

Rio Grande, 25 de abril de 2011.



Sumário

Introdução ............................................................................................................................. 4

Objetivos .............................................................................................................................. 5

Revisão Bibliográfica ............................................................................................................ 6

Conceito Geral .................................................................................................................. 6

A trajetória da partícula ..................................................................................................... 6

Separação sólido-fluido na fenda de seção retangular ........................................................ 8

Ciclones a gás e hidrociclones ......................................................................................... 11

Diâmetro de corte na separação centrífuga ................................................................... 11

Função eficiência individual de coleta no campo centrífugo ........................................ 14

A relação vazão – perda de carga ................................................................................. 16

Vantagens do uso dos Ciclones ........................................................................................ 16

Desvantagens do uso dos Ciclones .................................................................................. 17

Classificação dos Ciclones .............................................................................................. 17

Aplicação Industrial dos ciclones .................................................................................... 18

Unidades de Craqueamento catalítico fluido (FCCU, sigla em inglês) ......................... 18

Materiais e Métodos ............................................................................................................ 20

Materiais ......................................................................................................................... 20

Método ............................................................................................................................ 20

Determinação do Ciclone ................................................................................................ 21

Medida de Vazão ............................................................................................................ 21

Medida de Diâmetro de Corte .......................................................................................... 21

Medidas de Velocidade ................................................................................................... 21

1) Na entrada do ciclone ........................................................................................ 21

2) Na seção cilíndrica do ciclone ........................................................................... 22

Medidas de Perda de Carga ............................................................................................. 22

1) Teórica .............................................................................................................. 22

2) Experimental ..................................................................................................... 22

Cálculo de Eficiências ..................................................................................................... 22

1) Eficiência Real .................................................................................................. 22 2) Eficiência Global ............................................................................................... 22



Conclusão ........................................................................................................................... 23

Bibliografia ......................................................................................................................... 24



Introdução

O presente trabalho trata do método de separação conhecido como ciclonagem, que se

caracteriza pela separação de sólidos de fluidos através da criação de um movimentohelicoidal para a partícula em uma estrutura cilíndrica com terminação cônica.

Tal movimento é descrito naturalmente através de fenômenos meteorológicos, econstitui a base teórica para a criação do processo de ciclonagem.

O ciclone industrial é um equipamento importante pois é capaz de separar partículasfacilmente pela sua densidade ou seu tamanho. Seu funcionamento e operação sãodemasiadamente simples, o que facilita sua utilização na indústria.

A nomenclatura “ciclone” é normalmente utilizada para aqueles equipamentos onde ofluido é um gás, na maioria dos casos ar, sendo o termo “hidrociclone” utilizado quando o

fluido for um líquido, na maioria dos casos água.

O movimento da partícula dentro do ciclone é um movimento tridimensional,caracterizado por um movimento circular no plano paralelo à base do ciclone, e ummovimento retilíneo uniformemente variado na direção perpendicular, originando assim ummovimento com trajetória helicoidal, ou em forma de hélice. A partir deste movimento aspartículas mais pesadas tendem a se acumular na parte cônica, que pela forma de funil asdepositará em outro recipiente, enquanto as partículas mais leves e finas tendem a ser

carregadas pelo ar e saem pela saída superior, onde são retidas por um filtro manga.O uso do ciclone geralmente é voltado para a separação dos materiais de forma a

obedecer a regulamentações ambientais ou evitar danificação em equipamentos posteriores.

A eficiência do ciclone dependerá de alguns fatores como as condições do local, ascaracterísticas da corrente de entrada e os dados geométricos do ciclone.



Objetivos

Identificar o tipo de ciclone utilizado;

Determinar o diâmetro de corte do ciclone;

Calcular as velocidades de entrada e no interior do ciclone;

Determinar as perdas de carga experimental e teórica;

Encontrar os parâmetros D’ e n da distribuição granulométrica para a terra

diatomácea segundo modelo RRB;

Determinar a eficiência real e global do ciclone.



Revisão Bibliográfica

Conceito Geral

O processamento dos materiais sólidos em geral, a combustão e demais processosquímicos, gera frequentemente efluentes gasosos que transportam ou arrastam materiaisparticulados. A separação do sólido da fase gasosa é uma imposição industrial e ambiental. Ociclone é um dos equipamentos que se destaca para atingir esta finalidade, tecnicamente eeconomicamente.

O ciclone é um equipamento no qual utilizamos as forças centrífugas para separar osmateriais sólidos da corrente gasosa. A separação do material particulado num ciclone épossível graças à inércia de uma partícula sólida transportada no meio gasoso, durante desvioda corrente gás que carrega o material particulado. As partículas não acompanham acurvatura de desvio do gás, são lançadas contra a parede do Ciclone, e pela força dagravidade descem até a saída inferior do mesmo. As partículas mais pesadas possuem ainércia maior e devem ser separadas com eficiência superior do que as pequenas e leves, nasmesmas condições de processamento. Existem ciclones de alta eficiência utilizados nos casosem que o material particulado seja fino e leve, ou quando necessite uma saída de fluído combaixa concentração de material particulado. O Ciclone Axial de diâmetro reduzido é um dosmais eficientes, pois este possui dispositivo direcionador de fluxo – adequado, paraproporcionar forças de centrifugação necessárias para a separação das partículas.

De acordo com o processamento necessário estão à disposição vários tipos de ciclones,cada um com sua devida utilização e especificação. Entre eles encontramos: Ciclones deLapple, Stairmand, Niigas 11, Multifuncionais e Tangenciais, variando conforme seufuncionamento.

A trajetória da partícula

O processo de separação sólido-fluido conduzido a partir de suspensões diluídas- adecantação- pode ser analisado através do estudo da trajetória das partículas no interior do

equipamento de separação (Brauer, 1982).

Considera-se que:

As partículas sejam caracterizadas individualmente através do diâmetrovolumétrico Dp e da esfericidade ;

A distribuição de tamanhos das partículas, isto é, a análise granulométrica,seja expressa por P D X X , sendo X a fração em massa das partículas

com diâmetro menor que Dp;

O campo de velocidades do fluido não perturbado pela presença daspartículas seja uu ;



L

Os efeitos da aceleração e concentração de partículas sejam desprezíveis nocomportamento dinâmico destas partículas.

A equação do movimento de translação da partícula é expressa por:

bV PF S 10 (1)

vuU U U C A

DF ,2

(2)

.,Re,Re, U U U D

f C F P

D

(3)

Nestas equaçõesF e são respectivamente a densidade e a viscosidade do fluido,

S

a densidade das partículas, l a força resistiva que o fluido exerce sobre a partícula, A e Vp

a área projetada 42

p D e o volume 63

p D da partícula, b a intensidade do campo

exterior, cD o coeficiente de arraste, u, v e U respectivamente a velocidade do fluido, avelocidade da partícula e a velocidade relativa fluido-partícula.

Seja a situação simples em que se deseja determinar o diâmetro da partícula quepercorre a trajetória assinalada na figura (1) representando uma fenda retangular comdimensões B, H e L. Na situação de maior interesse tecnológico H<<B, o que equivale aconsiderar o escoamento como ocorrendo entre placas paralelas. O efeito da aceleração dapartícula não é levado em conta.

Figura 1: Fluidodinâmica da partícula na fenda de seção retangular

Equação do movimento da partícula:

Componente na direção x, 02

0 vxuxU Cd A

F ;

Componente na direção y, ;02

0 gVpsVyU Cd A

F F

Resulta da primeira equação que vx = ux e, portanto,



y y vvvxuxU 2

122)0(

Substituindo este resultado na segunda equação, vem:

2

1

2

DF

PF s

y

c A

gV v

Que representa a velocidade terminal da partícula isolada, v t. Portanto, desprezando oefeito da aceleração da partícula:

Na direção do escoamento do fluido, vx = ux;

Na direção normal ao escoamento do fluido, vy = vt.Voltando à figura da fenda de seção retangular, pela composição do movimento da

partícula:

,

ht u

L

v

h (4)

Ondeh

u é a velocidade média do fluido em h y 0 . Portanto,

L

uhv h

t e

3234Re

t F

F s

d v

gc

(5)

Que permite calcular Re e dele o valor do diâmetro da partícula desejado.

A situação mais desfavorável para a captura da partícula corresponde à posição H h a espessura de separação da câmara. O diâmetro crítico Dpc especifica as condições

limites de separabilidade no equipamento em análise: partículas com diâmetro maior que Dpc são coletadas com eficiência de 100% independentemente da posição em que ingressam nacâmara de separação. A equação (4) toma a forma

u

L

v

H

t

, (6)

A equação de projeto para separação de partículas na fenda de seção retangular.

Separação sólido-fluido na fenda de seção retangular

O projeto e a análise do desempenho do equipamento de separação sólido-fluido podem

ser realizados em base aos seguintes resultados:



Equação que relaciona o diâmetro de corte D às propriedades físicas do sistemaparticulado, às dimensões do equipamento e às condições operacionais;

Função eficiência individual de coleta relativa à partícula com diâmetro D,

D D (7)

que depende da configuração do equipamento, do regime de escoamento do fluido e dadinâmica da partícula;

Função eficiência global de coleta que depende da distribuição granulométrica doconjunto de partículas, D X X ,

;

1

0

dX D D

(8)

Equação que relaciona queda de pressão e vazão de fluido no equipamento deseparação.

O diâmetro do corte pode ser especificado de diferentes formas; definido como sendoo diâmetro das partículas que são coletadas com eficiência de 50% no equipamento deseparação.

Na análise da separação sólido-fluido em camada delgada B H conduzida no

equipamento representado na figura (1) serão consideradas as seguintes hipóteses:

As partículas estão igualmente distribuídas na alimentação, x = 0, independentementedo valor do diâmetro. Portanto, a eficiência de coleta da partícula com diâmetro D quepercorre a trajetória assinalada na figura é:

, H h D (9)

Estando o diâmetro de corte associado a 2 H h .

O escoamento de fluido na fenda é laminar, resultando (Bird et al. 1960, p.62).

2

6 H

y

H

yuu (10)

h

h H

huudy

hu

03

1

2

16

1(11)

H H uuu

2(12)



L

p BH u HBQ

3

12

1, (13)

Onde Q é a vazão de fluidos e p a queda de pressão no equipamento.

Prevalece o regime de Stokes para as partículas sólidas

18

2

1

gDK v F S

t

(14)

065,0log843,0 101 K .

Combinando as equações (4), (14), (9) e (11) resulta.

21

3

1

2

1

12

1

2

1

22

1

D

D

H

h

H

h

u

Dv L

u

Dv L

H

h

H

h D

t

h

t

(15)

Portanto, a função eficiência individual de coleta D D para o equipamento

em questão, dentro das hipóteses consideradas, é:

.2,1

2,

2

123

2

2

D D

D D

D

D

(16)

A relação entre o diâmetro de corte D*, as propriedades físicas do sistema particulado,as dimensões do equipamento e as condições operacionais pode ser estabelecida combinandoas equações (4) e (14).

.

9 2

1

1

F Sg BLK

Q D

(17)

Cabe ainda mencionar que quando o escoamento de fluido é turbulento,

, BH Quh (18)

Resultando da equação (15) a denominada “eficiência teórica” do equipamento deseparação (Perry e Green, 1984, p.20-86):

.2,1

2,2

12

D D

D D D

D

(19)



Ciclones a gás e hidrociclones

A separação de partículas no interior do ciclone é efetuada pela ação do campocentrífugo resultante da configuração do equipamento e do modo com que a suspensão oalimenta.

O estudo da fluidodinâmica da partícula no ciclone vem recebendo contribuições teóricassignificativas, o que faz prever que em futuro próximo o projeto e a análise do desempenhodesse equipamento deixem de ser fundamentalmente empíricos: Leith e Licht (1972), Blooret al. (1980), Mothes e Löffler (1985), Barrientos e Concha (1992).

Procura-se estabelecer para ciclones com diferentes configurações as equações quefornecem a relação entre diâmetro de corte, propriedades físicas do sistema, dimensões doequipamento e condições operacionais, a função eficiência de coleta relativa à partícula dediâmetro D, a expressão para eficiência global de coleta e a equação que relaciona vazão equeda de pressão no ciclone. Cabe ressaltar que a configuração do ciclone caracteriza-se poruma relação específica entre suas dimensões, expressa usualmente em termos do diâmetro daparte cilíndrica do equipamento, Dc.

Os ciclones a gás nas configurações Lapple e Stairmand são amplamente utilizados naindústria, já os hidrociclones Rietema e Bradley recebem o rótulo de equipamentos depesquisa e são distintos daqueles disponíveis comercialmente (Pereira e Massarani, 1995).

As configurações dos ciclones a gás Lapple e Stairmand estão especificadas na figura(3), e na figura (4) as configurações dos hidrociclones Rietema e Bradley.

Diâmetro de corte na separação centrífuga

,

2

1

v L

F S

c

c

cg R f Q

DK

D

D

(20)

Onde Dc é o diâmetro da parte cilíndrica do ciclone, K um parâmetro que depende da

configuração, e Q são a viscosidade e a vazão de fluido que alimenta o hidrociclone, f éum fator de correção que leva em conta o fato de que uma fração das partículas sólidas écoletada no underflow sem ação do campo centrífugo (efeito “T”) e g um fator que leva em

conta a concentração volumétrica de sólidos na alimentação, cv (Massarani, 1991).

O fator f está relacionado ao quociente entre as vazões de fluido no underflow e naalimentação, RL,

L L AR R f 1 (21)

,ccu L D D B R (22)



E os parâmetros A, B, e C relacionados à configuração do ciclone, Du e Dc respectivamente os diâmetros do underflow e da parte cilíndrica do equipamento.

Para partículas arredondadas o fator g pode ser expresso através da seguinte equaçãoempírica:

.18,318,415,02

vvv cccg (23)

Os ciclones a gás operam com suspensões mais diluídas do que os hidrociclones efrequentemente a descarga de sólido é feita de modo intermitente a partir do barril acopladoao underflow do equipamento. Por estas razões, considera-se que para os ciclones a gás f e gnão influenciem o valor do diâmetro de corte, equação (25), ou seja, f = g = 1.

Os valores dos parâmetros de configuração A, B, C e K estão reunidos na Tabela 3,cuja validade está restrita às condições operacionais assinaladas na própria tabela. A Figura 2

ilustra os modelos de ciclone Lapple e Stairmand. A Tabela 1 mostra a configuração dosciclones a gás.

Figura 2:

Configuração dos ciclones a gás Lapple e Stairmand



Tabela 1: Configuração dos ciclones a gás

CiclonesLapple Stairmand

Bc /Dc 0,25 0,20

D0 /Dc 0,50 0,50Hc /Dc 0,50 0,50Lc /Dc 2,0 1,50Sc /Dc 0,62 0,50Zc /Dc 2,0 2,50Du /Dc 0,25 0,37Fonte: FOUST, A.C.; Princípio das Operações Unitárias

A Figura 3 ilustra os hidrociclones Rietema e Bradley. A Tabela 2 apresenta aconfiguração destes equipamentos.

Figura 3: Configuração dos hidrociclones Rietema e Bradley



Tabela 2: Configuração dos hidrociclones Rietema e Bradley

HidrociclonesRietema Bradley

Di /Dc 0,28 1/7

D0 /Dc 0,34 1/5L/Dc 5,0 -L1 /Dc - ½l/Dc 0,40 ½Θ 10º - 20º 9ºFonte: FOUST, A.C.; Princípio das Operações Unitárias

Tabela 3: Parâmetros de configuração do ciclone e condições operacionais

recomendadas.

Configuração Keq.20 Aeq.21 Beq.22 Ceq.2

2 βeq.31 v (m/s) Du /Dc

Lapple 0,095 - - - 315 5 < v < 20 0,25Stairmand 0,041 - - - 400 10 < v < 30 0,37Rietema 0,039 1,73 145 4,75 1200 5.103< v <5.104 0,10-0,30Bradley 0,016 1,73 55,3 2,63 7500 3.103< v <2.104 0,07-0,15

cc H B

Qu (24)

Como ,Re

F ccu D onde uc é a velocidade média do fluido na seção cilíndrica do

ciclone,

.4

2

c

c D

Qu

(25)

Função eficiência individual de coleta no campo centrífugo

A eficiência individual de coleta relativa à partícula com diâmetro D pode ser expressapelas correlações empíricas:

1) Ciclones Lapple e Stairmand

;1

2

2

D D

D D D D (26)



2) Hidrociclones Rietema e Bradley

.1465exp

15exp

D D

D D D D (27)

Conhecida a distribuição granulométrica das partículas, X = X(D), é possívelestabelecer o valor da eficiência global de coleta no campo centrífugo,

1

0

dX I (28)

E a eficiência global alcançada no ciclone, incluindo o efeito “T”,

,1 L L R I R (29)

Sendo RL o quociente entre as vazões de fluido no underflow e na alimentação.

A integração da equação (33) para a situação bastante comum em que a distribuiçãogranulométrica pode ser representada pelo modelo de Rosin-Rammler-Bennet,

,1 'n

D De D X (30)

Toma a forma (Massarani, 1991).

1) Ciclones Lapple e Stairmand

100

'

'322,081,1

118,0

11,1

D

D

D Dn

n

n

I (31)

2) Hidrociclones Rietema e Bradley

*

'

*)'(279,044,1

138,0

13,1

D

D

D Dn

n

n

I

(32)

Cabe ressaltar que na equação (35) X é a fração mássica das partículas com diâmetromenor que D e que D’ e n são os parâmetros do modelo, respectivamente ao diâmetro dapartícula que corresponde a X = 0,632 e a dispersão.



A relação vazão – perda de carga

A expressão clássica que relaciona a vazão e a perda de carga na Mecânica dos Fluidospara o regime turbulento é utilizada também para os ciclones.

22

cF

(33)

42

cc

D

Q

(34)

Sendo a queda de pressão medida entre o overflow e a alimentação. O valor D dependeda configuração do ciclone, como mostra a tabela (1).

A perda de carga no ciclone é relacionada a diversos fatores, como:

Forças dissipativas como o atrito na entrada e no interior do equipamento;

Perda de energia devido a efeito de alguma relação descrita pela lei dosgases, como contração e compressão;

Perdas cinéticas;

Perdas na abertura do tubo de saída do ciclone;

Perdas de pressão estática.

Vantagens do uso dos Ciclones

Ocupam pouco espaço;

Baixo custo de manutenção e operação;

Longa vida útil;

Não geram poluição secundária;

Permitem funcionamento seguro com diversos materiais sólidos a separar;

Não tem limitações operacionais pela temperatura dos gases;

Insensibilidade à diminuição temporária da temperatura abaixo do ponto deorvalho;

Não devem formam depósitos internos, por isso são higiênicos e seguros. Oferecem processamento econômico para separação de sólidos desde

baixas até elevadas concentrações, com uma alta eficiência – mesmo parapequenos diâmetros do material particulado;

Pode ser utilizada desde uma unidade ou conjunto de vários Ciclones ligadosparalelamente ou em série, atendendo assim uma ampla gama de vazões etarefas.



Desvantagens do uso dos Ciclones

Podem sofrer abrasão interna se a velocidade do fluido for muito elevada;

Maior custo operacional se comparado a classificadores espiral, devido à energiagasta no bombeamento;

Se as condições operacionais não forem adequadas pode haver acúmulo de materialdentro do equipamento ou baixa eficiência na separação;

Não é aconselhável para partículas muito viscosas ou pegajosas.

Classificação dos Ciclones

Os ciclones podem ser classificados em diversos tipos com relação à sua forma:

a) Ciclones com entrada tangencial e fluxo de retorno;b) Ciclones de fluxo axial;

c)

Ciclones com entrada axial e fluxo de retorno.Como é mostrado na figura abaixo:

O mais utilizado é o com entrada tangencial, por gerar uma força centrífuga maiorpara facilitar a separação de particulados.



Aplicação Industrial dos ciclones

Unidades de Craqueamento catalítico fluido (FCCU, sigla em inglês)

Aspectos ambientais

O regenerador da FCCU é uma das principais fontes de poluentes aéreos de umarefinaria. Uma refinaria moderna nos EUA com uma unidade de FCCU com capacidade de50.000 barria/dia processando com baixos níveis de enxofre, operando com combustãocompleta de CO emite as seguintes quantidades para a atmosfera: partículas finas decatalisador de 2 a 3 toneladas/dia, SOX de 3 a 4 toneladas/dia, NOX 500 kg/dia e CO entre 1,5e 2 toneladas/dia.

Equipamentos Mecânicos

De um ponto de vista mecânico, oregenerador de uma FCCU pode ser divididoem duas seções principais: o recipienteregenerador e seus compartimentos, os quaisestão incluídos o distribuidor de ar e osciclones, a câmara de ar e resfriadores docatalisador; e a seção dos gases de combustão,a qual inclui calor e o sistema de recuperação

de particulados.

Ciclones

As altas velocidades do gás dentro doregenerador resultam em arraste significativodo catalisador para o espaço vazio sobre o leitodo catalisador. Ciclones são utilizados paraseparar estas partículas de catalisador do gás decombustão da saída do regenerador e retorna

praticamente todas essas partículas para o leitodo regenerador. Em um regenerador típico, osciclones são instalados aos pares, conforme a

figura a seguir. Nesse arranjo aos pares, a saída de gás do primeiro ciclone é canalizadadiretamente para a entrada do segundo ciclone. O uso de ciclones nesta configuração aumentaa eficiência geral de separação e mantém as perdas totais de catalisador abaixo de 0,3 kg/m3 de alimentação.

Os ciclones são geralmente projetados com diâmetros entre 100 e 160 cm parafacilidade de manutenção. As velocidades de entrada no ciclone são geralmente limitadas de



18 a 21 m/s no primeiro estágio e de 20 a 26 m/s no segundo estágio para atingir uma quedade pressão satisfatória e características de erosão. A quantidade de ciclones arranjados aospares então depende no fluxo total de gás. Encontrar espaço para dispor adequadamente todosos ciclones necessários com o regenerador frequentemente requer considerável

engenhosidade.Catalisador deixando o ciclone flui para baixo, na direção da descarga, conhecido

como tubulação de mergulho (dip leg), e constitui uma camada de catalisador no final destatubulação. Uma altura satisfatória de catalisador é desenvolvida na tubulação de mergulhopara superar a entrada do ciclone e a queda de pressão na saída e, além disso, permitir oarraste de sólidos para retornarem ao leito do regenerador. O segundo estágio marca ocomprimento excedido da tubulação de mergulho, e a marca do catalisador é mantida mesmocom a tubulação de mergulho sendo submergida no leito de borbulhamento (bubbling bed) oucom uma válvula disposta na descarga final do catalisador. No fundo aberto, com a tubulação

já submergida somente com um defletor, é uso principalmente em ciclones regeneradores deprimeiro estágio.

A metalurgia do ciclone tem nos últimos anos focado primeiramente no tipo 304 Hde aço inoxidável. O material que compõe o 304 H é de longa durabilidade e de fácilfabricação e reparo, suportando as condições operacionais dos regeneradores de altastemperaturas, e é muito resistente à oxidação e corrosão. Essencialmente, as superfíciesinternas do ciclone que são sujeitas à erosão são protegidas por uma camada de 2 cm por umrevestimento anti-erosão. Quando instalado e curado, maior parte dos revestimentosrefratários são altamente resistentes à erosão.



Materiais e Métodos

Materiais

Balança digital analítica;

Terra Diatomácea;

Ventilador axial;

Cronômetro;

Manômetros de tubo em U;

Termômetro;

Ciclone acoplado com recipiente de coleta;

Filtro manga; Régua;

Paquímetro.

Método

Primeiramente, pesou-se as massas da terra diatomácea que foi utilizada no

experimento e o filtro manga acoplado na saída superior do ciclone. Após, ligou-se o

ventilador axial e o sistema de aquecimento para elevar a temperatura do fluido (ar). Esperou-

se a temperatura atingir cerca de 55ºC na saída superior do ciclone para tentar evitar perdas

de material na linha, já que a terra diatomácea usada poderia aderir facilmente às paredes da

tubulação ou até do ciclone. Com a velocidade da vazão ajustada, mediram-se as quedas de

pressão através de dois manômetros, o ligado à placa de orifício medindo a queda de pressão

na linha e o ligado à entrada e saída do ciclone medindo a perda de carga dentro do ciclone. A

seguir, foram adicionadas lentamente ao aparato, as 10g de terra, pesada anteriormente.

Durante esse procedimento, foi observada a variação da pressão no manômetro de tubo em U,

no ciclone. Registrou-se a variação na altura da coluna de água para que posteriormente fosse

calculado o ∆P. Após a adição de toda a massa à linha de ar que alimentava o ciclone,

desligou-se o soprador. Foi retirado o frasco coletor acoplado a base do ciclone e o filtro

manga, os quais foram pesados novamente para obter a massa da amostra contida no coletor

para o posterior cálculo das eficiências real e a quantidade de material retido na saída do

ciclone, respectivamente.

Os parâmetros do modelo RRB (n, D’) foram encontrados, a partir da distribuição

granulométrica da terra diatomácea.



Resultados e Discussão

Determinação do Ciclone

Tabela 1: Medidas do ciclone

Parâmetros Dc S B J L Z H Ds

Dimensão (mm) 82 70 18 25 170 160 30 30

Tabela 2: Dimensões relativas do ciclone

Parâmetros Ds /Dc H/Dc S/Dc L/Dc Z/Dc J/Dc B/Dc

Dimensão relat. 0,366 0,366 0,854 2,073 1,951 0,305 0,220

Destas dimensões, apenas os valores de B/Dc aproximam o ciclone do modeloStarimand, sendo que todos os outros ou são iguais para os modelos Stairmand e Lapple ousão mais próximos dos valores do ciclone Lapple, portanto para efeitos de cálculo,considerou-se o ciclone um do tipo Lapple.

Medida de Vazão

√ Como o , Medida de Diâmetro de Corte

Sendo para o ciclone Lapple.Sendo a densidade do ar a 50ºC (obtida por regressão linear de dados do Perry

Handbook)

e a viscosidade nas mesma condições

.Sendo assim, o diâmetro de corte será:

---- Terminar com dados de ro e mi do fluidoMedidas de Velocidade

1) Na entrada do ciclone

De posse dos demais dados é possível se calcular a velocidade:



2) Na seção cilíndrica do ciclone

De posse dos dados é possível calcular a velocidade:

Medidas de Perda de Carga1) Teórica Pelos dados obtidos anteriormente, é possível calcular à perda de carga:

2) Experimental Considerando que :

A diferença entre as perdas de carga é dada por algum erro no equipamento(tubulações, manômetros, etc.) ou na medição.

Cálculo de Eficiências1) Eficiência Real

Neste caso a eficiência foi bem baixa pois o experimento foi realizado abaixo datemperatura recomendada, e houve visível acúmulo de massa dentro do ciclone. No caso nãofoi considerada a massa do filtro manga, pois este diminui de massa após a prática, o queprovavelmente é por causa da perda de umidade pelo ar quente que chegava até o filtromanga.

2) Eficiência Global

A partir de dados obtidos com colegas que realizaram a prática de elutriação, temos

que .

[

] (

)



Conclusão

A partir da prática realizada foi possível determinar que a ciclone analisado se

aproxima do tipo Lapple.O diâmetro de corte foi baixo, de .As velocidades na entrada e no interior do ciclone foram de e , respectivamente.As perdas de carga teórica e experimental foram, respectivamente de e .As eficiências real e global foram de respectivamente e .A baixa eficiência e as discrepâncias ocorreram por causa de erros na execução da

prática, que acarretaram acúmulo de massa não contabilizada no ciclone.



Bibliografia

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5. Ciclonagem 2011

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