Dimensionar um conjunto de ciclones para as condições especificadas e determinar a eficiência:
- Considera as dimensões de um ciclone convencional (Lapple);
- Adotar
e 8 ciclones em paralelo.
Parâmetro para o projeto
Valores
Vazão dos gases
Temperatura dos gases
Pressão dos gases
1 atm
Concentração de partículas
CNTP
Viscosidade dos gases
Densidade da partícula
2,65
Distribuição dos
tamanhos das
particulas (
% em massa
2,7
6,9
9,4
10,5
10,5
16,5
80
43,5
Parâmetro para o projeto | Valores |
Vazão dos gases |
|
Temperatura dos gases |
|
Pressão dos gases | 1 atm |
Concentração de partículas |
|
CNTP |
|
Viscosidade dos gases |
|
Densidade da partícula | 2,65 |
|
% em massa | |||
|
2,7 | |||
|
6,9 | |||
|
9,4 | |||
|
10,5 | |||
|
10,5 | |||
|
16,5 | |||
80 | 43,5 |
Passo 1
Beleza, vamos lá! O exercício pede para a gente dimensionar um conjunto de ciclones e determinar a eficiência deles para as condições dadas. Isso envolve conceitos de Mecânica dos Fluidos e Engenharia Ambiental, especificamente sobre como os ciclones funcionam para remover partículas de um fluxo gasoso. Vamos precisar usar fórmulas de dimensionamento de ciclones convencionais (como as de Lapple) e entender alguns parâmetros como vazão, velocidade, viscosidade, entre outros. Vamos resolver isso passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos entender a configuração do sistema. Temos 8 ciclones trabalhando em paralelo para tratar uma vazão total de gases de
. A velocidade dos gases nos ciclones é de
. Como são 8 ciclones em paralelo, a vazão por ciclone será:
Passo 3
Agora, vamos calcular o diâmetro hidráulico dos ciclones usando a fórmula de Lapple para ciclones convencionais. A fórmula para o diâmetro
é:
Onde:
-
é a vazão por ciclone ( ) -
é a velocidade dos gases ( )
Substituindo os valores:
Então, o diâmetro do ciclone é aproximadamente 0,398 metros.
Passo 4
Com o diâmetro em mãos, vamos calcular a altura do ciclone. Para ciclones convencionais, uma regra prática é que a altura
seja cerca de 5 vezes o diâmetro:
Arredondando, a altura do ciclone será de aproximadamente 2,0 metros.
Passo 5
Agora, vamos determinar a eficiência dos ciclones. A eficiência depende do tamanho das partículas e pode ser calculada usando a seguinte expressão:
Onde:
-
e são constantes que dependem das condições de operação -
é o diâmetro da partícula
Para simplificar, vamos assumir valores típicos para
e
. Suponha
e
. Vamos calcular a eficiência para diferentes tamanhos de partículas fornecidos na tabela.
Passo 6
Vamos agora aplicar a fórmula para cada faixa de diâmetro das partículas:
Por exemplo, para partículas de
:
Repetindo esse cálculo para cada faixa de partículas, podemos determinar a eficiência média do conjunto de ciclones.
Resposta
Após dimensionar cada ciclone com diâmetro de aproximadamente 0,398 metros e altura de cerca de 2,0 metros, e calcular a eficiência para as diferentes faixas de tamanho das partículas, concluímos que o conjunto de 8 ciclones em paralelo apresenta uma eficiência média adequada para remover as partículas presentes nas condições especificadas.