É proposto o uso de uma câmara gravitacional, cujas principais dimensões estão dadas abaixo, para remover material particulado de uma corrente de ar, com temperatura e pressão de
e 1 atm , respectivamente. A densidade do material particulado é
e sua concentração na corrente gasosa é de
. A vazão volumétrica do gás é de
e a distribuição granulométrica do material particulado na corrente gasosa é a seguinte:
Table 1: Tabela 8: Distribuição granulométrica.\captionsetup{labelformat=empty}
2
2
6
19
20
22
18
11
Considere a viscosidade do ar nessas condições igual a
.s. As principais dimensões da câmara são: Comprimento:
, Altura:
, Largura:
a) Calcule a eficiência média para cada faixa de tamanho de partículas.
b) Estime a eficiência global da unidade.
c) Calcule a concentração de saída, a massa de partículas coletada e a massa emitida para a atmosfera por dia.
d) Para estas condições, estime o diâmetro mínimo, cuja eficiência é de
.
Table 1: Tabela 8: Distribuição granulométrica.
\captionsetup{labelformat=empty}
|
|
|
2 |
|
2 |
|
6 |
|
19 |
|
20 |
|
22 |
|
18 |
|
11 |
a) Calcule a eficiência média para cada faixa de tamanho de partículas.
b) Estime a eficiência global da unidade.
c) Calcule a concentração de saída, a massa de partículas coletada e a massa emitida para a atmosfera por dia.
d) Para estas condições, estime o diâmetro mínimo, cuja eficiência é de
Passo 1
O enunciado descreve uma câmara de sedimentação gravitacional para um fluxo de ar a
e 1 atm, com vazão volumétrica
. As dimensões da câmara são comprimento
, altura
e largura
. A massa específica das partículas é
, a concentração de entrada é
e a distribuição granulométrica em massa é dada pelas frações percentuais
conforme a tabela. A viscosidade do ar é
. Vamos usar a lei de Stokes para velocidade de assentamento e a geometria da câmara para calcular eficiência por faixa, eficiência global, concentrações de saída e massas diárias, e o diâmetro crítico de coleta total.
Passo 2
Em regime de Stokes, a velocidade de assentamento de partículas de diâmetro
é
onde
e
. A eficiência de coleta por sedimentação num canal de seção
e comprimento
é
Fazendo
, obtemos a expressão simplificada
Passo 3
Calculamos a constante
e escrevemos
Substituindo números e usando
em micrômetros
, obtém-se
logo
com
em
.
Passo 4
Para cada intervalo de diâmetro, usamos o diâmetro médio e calculamos
:
Passo 5
A eficiência global média é dada por
Passo 6
A concentração de saída é
A vazão de massa de partículas na entrada é
na saída
,
e coletada . Por dia
:
e coletada
Passo 7
O diâmetro mínimo que garante
satisfaz
Resposta
a) Eficiências por faixa (usando diâmetro médio):
0– m: 3,34 %
10– m: 30,06 %
20– m: 83,5 %
30– m e acima: 100 %
0–
10–
20–
30–
b) Eficiência global
.
c)
Concentração de saída .
Massa coletada por dia .
Massa emitida por dia .
Concentração de saída
Massa coletada por dia
Massa emitida por dia
d) Diâmetro mínimo para coleta total
.