Ao detectar que o sistema de limpeza de gases não estava mais atendendo às necessidades da fábrica, o engenheiro responsável resolveu projetar um novo sistema. Para tanto, baseado nos dados coletados em campo e apresentados a seguir ele projetou um ciclone Stairmand e sugeriu que fosse instalado também um precipitador eletrostático após o ciclone. Sabendo-se que a eficiência global desejada do sistema é de
, dimensione o ciclone e o precipitador.
Dados:
A.s/V.m,
,
Table 1: Tabela 2: Distribuição granulométrica.\captionsetup{labelformat=empty}
6
10
12
18
26
16
8
4
Dados:
Table 1: Tabela 2: Distribuição granulométrica.
\captionsetup{labelformat=empty}
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Passo 1
O enunciado pede o projeto de um sistema de limpeza de gases em dois estágios – um ciclone tipo Stairmand seguido de um precipitador eletrostático (ESP) – de modo que a eficiência global seja
. Temos vazão volumétrica
distribuição granulométrica (Tabela 2) e propriedades do gás e das partículas. Vamos:
- definir a eficiência de remoção do ciclone a partir de um diâmetro de corte
; - dimensionar as dimensões do ciclone;
- determinar a eficiência que resta para o ESP;
- dimensionar a área do ESP via equação de Deutsch–Anderson.
Passo 2
Estimamos escolher o ciclone com um diâmetro de corte
. Isso significa que partículas acima de
serão separadas com eficiência
no tamanho de
, subindo muito para tamanhos maiores, e praticamente todas as maiores que
serão removidas. Para simplificar, aproximamos a eficiência total do ciclone como
ou seja, resta
da massa de partículas para o ESP.
Passo 3
Com
e escolhendo uma velocidade de entrada tangencial típica
no ciclone, o diâmetro externo do ciclone
satisfaz
Para um canal retangular de base
e altura
, escolhemos
, pois
O corpo do ciclone (região cilíndrica) será então dimensionado com diâmetro característico
altura total
e comprimento do cone
.
Passo 4
A eficiência desejada do conjunto é
Logo
Passo 5
Para o ESP usamos a equação de Deutsch–Anderson
onde
é a velocidade de deriva (tomamos
como valor típico para partículas finas) e
a área total das placas. Isolando
:
Substituindo
Passo 6
Escolhendo placas de altura
e comprimento
, cada campo de placas tem área útil
Assim, o número de campos necessários é
Para um espaçamento entre placas de
e uma tensão total da ordem de
, obtemos a velocidade de deriva e a corrente de corona adequadas.
Resposta
Ciclone Stairmand
• Diâmetro externo
• Altura total , cone de
• Canal de entrada
• Eficiência estimada (remoção de partículas
)
• Diâmetro externo
• Altura total
• Canal de entrada
• Eficiência estimada
Precipitador eletrostático (ESP)
• Eficiência requerida
• Área total de placas campos de placas
,
, espaçamento
• Tensão aplicada , velocidade de deriva
• Eficiência requerida
• Área total de placas
• Tensão aplicada