8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

1/18

Ciclones

TA-631 Operações Unitárias I

- Utilidade

- Equipamentos- Equações de velocidade

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

2/18

Utilidade e equipamento

separa partículas sólidas de gás.

Utilizado para a separação depequenas partículas sólidas ounévoa de gases.

É formado por um cilindro vertical

com um fundo cônico onde amistura de partícula sólida de gásentra por uma entrada tangencial.

http://www.electronic-wood-systems.com/images/1/54.jpghttp://www.electronic-wood-systems.com/images/1/54.jpg

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

3/18

Princípio de funcionamento

Na entrada, o ar no ciclone flui parabaixo em uma espiral adjacente àparede. Quando chega perto dofundo do cone, ele move-se em

espiral para cima em uma espiralmenor no centro do cone e do cilindro.

 As partículas são lançadas em

direção à parede e caem para baixo,deixando o fundo do cone.

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

4/18

Princípio de funcionamento

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

5/18

http://mahp.ustu.ru/ccln.htmlhttp://mahp.ustu.ru/ccln.html

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

6/18

Vantagem

 A força externa sobre aspartículas com altasvelocidades tangenciais é

muitas vezes superior àforça da gravidade.

Portanto, os ciclones sãomuito mais eficazes do

que as câmaras de

decantação

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

7/18

SEPARAÇÃO DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS

Relação de dimensões de um ciclone convencional:

2

C S 

 D D  

2

C  D H   4

C  D J   4

C  D B  4

C  D D C  D L   2

C  D Z    2

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

8/18

Equação de velocidade

Para o movimento centrífugo, a velocidade radialterminal v 

tR é dada Equação, com v 

tR sendo usado

para v t :

 

     

18

)(22

 p p

tR

rDv

a equação empírica apresentada a seguir é muitasvezes utilizada

n

 p p

tR

r 

 Dbv

 

    

18

)(21  

onde b1

e n sãoconstantes empíricas

S 

tR A

Qv  

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

9/18

Eficiência de Captação

Na prática, o que se especifica no projeto éa eficiência de separação desejada parapartículas de um determinado tamanho.

O diâmetro de um ciclone depende daspropriedades do sólido, das propriedadesdo gás, do tamanho do ciclone e das

condições operacionais.

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

10/18

Eficiência de Captação

D’=Diâmetro de corte

O diâmetro de corte (D’= Dcorte)especificado é o diâmetro no qual a metadeda massa das partículas alimentadas é

retida.

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

11/18

Eficiência de Captação

D’=Diâmetro de corte

O diâmetro de corte (D’= Dcorte)especificado é o diâmetro no qual a metadeda massa das partículas alimentadas é

retida.

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

12/18

SEPARAÇÃO DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS

D’= Dcorte

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

13/18

Eficiência de Captação

Para dimensionar o ciclone podemos utilizar aRelação empírica de Rosin, Rammler:

)(2

9'

     

 

 pv N 

 B

 Dn

 p p

tRr 

bDv

 

    

18

)(2

D’= Dcorte = diâmetro de corte

B = Largura do duto de entrada do cicloneN = 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);μ = Viscosidade do gás;

ρ = Densidade do gás;

ρp = Densidade do sólido.

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

14/18

Eficiência de Captação

Da equação proposta por Rosin e colaboradores...Temos...(subst. B)

E se N=5, logo:Dc...

 

     

9

)(2

4

2' Dv N  D B

  pc

 

      2'

3   )(10.396,1  Dv D  p

c

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

15/18

Eficiência de Captação

Depois de estabelecido o percentual da captação oufração mássica, para as partículas de diâmetro Despecificado da curva de eficiência, determina-seo valor Dp/D’.

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

16/18

Eficiência de Captação

 A partir deste valor determina-se D’ e pode-secalcular o diâmetro do ciclone (Dc). Sabendo-se Dcas demais dimensões podem ser especificadaspelas relações:

2

C S 

 D D  

2

C  D H   4

C  D J   4

C  D B  

4

C  D DC  D L   2

C  D Z    2

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

17/18

Eficiência de Captação

 A altura do duto na entrada pode ser calculada pelafórmula...

Para que o dimensionamento esteja correto éconsiderada a relação entre as dimensões H e Dc.Caso H for diferente de DC/2 será necessário

reprojetar o ciclone.

v B

Q H 

8/17/2019 Operações Unitárias - Ciclones

18/18

Exemplo

Uma corrente de ar a 50ºC e 1 atm arrasta partículassólidas de densidade 1,2 g/cm3 à razão de 180m3/min.Deseja-se projetar um ciclone para coletar 87% daspartículas de 50 µ em suspensão. Obs: Adotar V=10

m/s e N=5, M=29 g/mol