Uma usina em Campos, RJ, pretende secar bagaço de cana com o gás de chaminé proveniente da caldeira (propriedades do ar a
e 1 atm ).
Especificar a bateria de ciclones Lapple para a recuperação de finos secos sabendo-se que a vazão de gás é
e que as partículas maiores que
devem ser coletadas com eficiência superior a
. A densidade do bagaço seco é
.
Passo 1
O enunciado pede o dimensionamento de uma bateria de ciclones segundo a correlação de Lapple para um caudal de gás de
,
/min (a
e 1 atm) de modo a coletar com eficiência superior a 95 % todas as partículas cuja diámetro seja maior que
.
Conteúdo: correlação de Lapple para o diâmetro de corte de um ciclone, balanço de caudal para definir número e diâmetro dos ciclones, dimensões geométricas típicas de ciclones industriais.
Conteúdo: correlação de Lapple para o diâmetro de corte
Passo 2
Converter unidades e fixar propriedades:
– Caudal volumétrico
– Caudal volumétrico
– Viscosidade dinâmica do gás a
(ar quente)
– Massa específica das partículas (bagaço seco)
– Para o ar a 1 atm e
C, adota-se
.
Passo 3
Usar a correlação de Lapple simplificada para o diâmetro de corte
:
onde
é a velocidade tangencial média dentro do ciclone,
é o diâmetro equivalente e
um comprimento efetivo do corpo (tipicamente
). Com essa escolha de
, a expressão se reduz a
Queremos que
. Então
Passo 4
Definir o número
de ciclones para que cada um tenha diâmetro prático. Cada ciclone de diâmetro
deve satisfazer
Tomando
e
,m/s, resolve-se
Passo 5
Dimensões geométricas típicas (proporcionais a
):
– Altura cilíndrica .
– Altura do cone .
– Largura de entrada tangencial .
– Diâmetro do tubo de saída de gás limpo .
– Altura cilíndrica
– Altura do cone
– Largura de entrada tangencial
– Diâmetro do tubo de saída de gás limpo
Passo 6
Estimativa da queda de pressão do ciclone usando
com coeficiente de perda
. Logo
valor compatível com ciclones industriais.
Resposta
Bateria composta por 2 ciclones Lapple, cada um com
D m,
altura cilíndrica m,
altura do cone m,
largura de entrada m,
diâmetro do tubo de saída m,
operando com ,m/s (queda de pressão
Pa) para garantir eficiência
% na coleta de partículas maiores que
.
D
altura cilíndrica
altura do cone
largura de entrada
diâmetro do tubo de saída
operando com