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Filtros Fase Gas Más información? Envíenos un email o consulte via nuestro buscador PocketGoogle - La Mejor Manera de Usar Nuestra Colección!
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Una industria del sector minería desea revisar el funcionamiento de
una serie de separadores ciclónicos cuyas características son las
siguientes:
Caudal de gas a procesar 1800 CFM
Diámetro de particula 5 µ
ancho de la ventana de admisión A = 15.2
cm (0.5’)
cantidad de vueltas del gas dentro del ciclón N = 5
velocidad de ingreso/admisión Vc = 18.3 m/s (60 fps)
A los efectos del cálculo se ha supuesto razonablemente acceptable
asumir las siguientes características:
densidad de sólido/partículas 2000 kg/m3
viscosidad
del gas 0.018 cp
densidad del
gas 1.2 kg/m3
Se desea graficar la curva de eficiencias de captura vs. diámetro
de particular.
Básicamente se trata de calcular el dámetro de corte y luego, calcular la eficiencia de captura para cada diámetro de interés, graficando los resultados.
En nuesto caso la evaluación directa de la formula ya presentada:
dc = diámetro de corte = ((9*Ancho*Viscosidad/(2*3.1415*N*Vc*DensidadP))^0.5/3.28)*10^6
dc = (9 * 0.5’ * 1.209^-5 lb/ft .s / (2.3 * 3.1415 * 5 * 60 fps * 124.8 lb/cu.ft.))^0.5/3.28)*10^6 = 4.6 µ
El resto del cálculo se reduce a una mera gráfica de la eficiencia vs. los distintos diámetros.
Para ver el detalle del cálculo descargue el inserto..
Una industria de cemento desea estimar las dimensiones de un filtro
de mangas de tipo pulsos, siendo aplicables las siguientes especiicaciones:
Caudal de gas a procesar 50000 CFM
Diámetro de particula 7 µ
Carga de particulado 4 gr/cu.ft. (c. 9.2 g/m3)
Temperatura de gas 135°C (275 °F)
Tomando A = 9 para caracterizar el tipo de particulado industrial y B = 0.8 para penalizar la aplicación como proceso (vs. simple venteo), es evaluación directa de la fórmula ya comentada:
V = 2.878 * A * B * T^-0.2335 * L^-0.06021 * (0.7471+0.0853 Ln D)
V = 2.878 * 9 * 0.8 * 275°F^-0.2335
* 4 gr/cu.ft.^-0.06021 * (0.7471+0.0853 Ln 7µ) = 4.69 fpm
El área de mangas resulta entonces:
50000 CFM / 4.60 fpm = 10660 sq.ft. = ca. 991 m2
Suponiendo una pérdida de carga de 12 pulgadas de columna de agua, el dimensionamiento del ventilador asociado sería el siguiente:
BHP = 50000 CFM * 12” * 0.000181 = 108.6 kW = ca. 146 HP
Descargue el inserto, que incluye a efectos comparativos/ilustrativos el detalle del cálculo incluyendo resultados asociados a otros tipos de particulados, a efectos de visualizar la importancia de la caracterización de la fase gas.
Un complejo agroindustrial disponde de aproximadamente 400 tons/día
de residuos agroindustriales que pretende recuperar como biomasa para
combusitble. Dentro de las
alternativas que se manejan, se desea explorar el empleo de torres
lavadoras de tipo venturi, siendo aplicables las siguientes
especificaciones
Caudal de gas
a procesar 200 m3/h
Diámetro de
particula 8 µ
Temperatura
de gas 100°C (212 °F)
NOTA: Si bien no se dispone de información adicional se estima que puede dimensionarse un estimativo fundamentalmente exhibiendo porcentajes de captura en función de diámetro de particular, cantidad de agua necesaria (disponible a 30°C) y orden de magnitud en cuanto a requerimientos energéticos.
Ciertamente una pequeña maratón numérica recomienda el empleo de una planilla electrónica a efectos de minimizar errors así como especular distintos scenarios – extremadamente didáctico.
De todas maneras podemos desarrollar una secuencia “manual” como sigue:
Factor de corrección de Cunningham =1+(6.21/10^4)* T / df
siendo
T = temperatura en °K
Df = diámetro de partícula (físico)
En nuestro caso:
Cc = 1+(6.21/10^4)* (100°C+273) / 8 = 1.029
A partir del factor de corrección calculado podemos a continuación estimar el diámetro aerodinámico como sigue
Diámetro aerodinámico = Df*(Cc*r)^0.5
Siendo r = densidad del constitutivo particulado, e.g. 1.7 g/cm3
En nuestro caso:
Diámetro aerodinámico = Da = 8 µ * ( 1.029 * 1.7 g/cm3)^0.5 = 10.6 µ
Suponiendo una velocidad en el paso del venturi de Vv = 349 fps (= 10625 cm/s) y un cociente líquido/gas L/G = 0.0009, podemos estimar el diámetro de gota idealizada según la ecuación de Nukiyama Tanasawa, a saber
Diámetro de gota = Dg = 50/Vv +91.8*(L/G)^1.5 = 50 / 10625 cm/s + 91.8 * 0.0009^1.5 = 0.0072 cm = 72 µ
Suponiendo una viscosidad de fase gas Vfg = 2 * 10^-4 g/cm s, podemos ahora estimar el denominado parámetro inercial Kpg, definido como
Kpg = Da^2 * Vv / ( 9 * Vfg * Dg) = (0.00106)^2 * 10625 cm/s / ( 9
* 0.0002 * .0072) = ca. 921
El cálculo del número de Reynolds sale directamente, asumiendo por ejemplo una viscosidad cinética Vc = 0.2 cm2 /s, luego obtenemos:
Número de Reynolds = Nr = Vv * Dg / Vc = 10625 cm/s * .0072 cm / 0.2 cm2/s = 382
A partir del número de Reynolds, calculamos ahora el coeficiente de resistencia Cd:
Cd = =0.22+24*(1+0.15*Nr^0.6)/ Nr = =0.22+24*(1+0.15*382^0.6)/382 = 0.617
Finalmente el parámetro B, que caracteriza el cociente líquido gas, definido como
B = ( L/G) * densidad del líquido (agua) / ( densidad fase gas * Cd)
En nuestro caso resulta
B = 0.0009 * 1000 kg/m3 / ( 1 kg/m3 * 0.617) = 1.46
A los efectos del dimensionamiento preliminar pues en realidad no contamos con datos de la distribución, e.g. desviación standard, evaluamos la eficiencia de captura para el diámetro de partícula considerado, i.e. 8 µ, a partir de la formula presentada anteriormente:
eficiencia de captura = 1 – Pt
siendo
Pt = 1/ e^(B*(4*Kpg+4.2-5.02*Kpg^0.5*(1+0.7/Kpg)*
ArcTan((Kpg/0.7)^0.5))/(Kpg+0.7))
Arimética mediante obtenemos
Pt = 1/
e^(1.46*(4*921+4.2-5.02*921^0.5*(1+0.7/921)* ArcTan((921/0.7)^0.5))/(921+0.7))
= 0.0042
Finalmente
eficiencia de captura = 1 – Pt = 1 – 0.0042 = 0.9958
La torre lavadora de tipo venturi estaría captando aproximadamente 99.58% del particulado de diámetro 8 µ.
Repitiendo exactamente la misma secuencia de cálculo para otros diámetros de particulado se logra la siguiente gráfica de eficiencia de captura vs. diámetro de particulado.
La estimación de la pérdida de carga sale directamente
DeltaP = 8.24 * Vg^2 * L/G / 10^4 = 8.24 * (10625 cm/s)^2 * 0.0009 / 10^4= 84 cm c.a. = ca. 33” c.a.
La energía requerida por cada una de las torres lavadoras de tipo venturi será entonces:
BHPs = 58799 CFM * 33” * 0.000181 = 351 kW = ca. 470 HP orden de magnitud
Descargue el inserto, que ilustra el cálculo/comportamiento del venturi para diámetros de particulado desde 0.1 µ hasta prácticamente 10µ. Asimismo puede fácilmente verse como se incrementa el BHP considerablemente al considerar eficiencias objetivo y consiguente pérdida de carga mayor.
Se desea estimar el área de placas requerido por un precipitador electrostático atendiendo un caudal de aproximadamente 1700000 m3/h (=1 * 10^6 CFM) cotejando las aproximaciones mediante la formula tradicional, Deutsch Andersen, vs un escenario más conservador empleando la variante de Matts-Ohnfeldt con k = 0.5. Se trata de ceniza procedente de un proceso de combusión, 3 gr/cu.ft (c. 7 g/m3) y una concentración de salida objetivo de 0.02 gr.cu.ft. (46 mg/m3).
A partir de los datos calculemos
primeramente la eficiencia requerida:
eficiencia e = (3 –
0.02 ) / 3 = .9933 o 99.33%
Suponiendo una velocidad de particulado
de 0.3 fps
Deutsch Anderson
A = - Q*(LN(1-e))/(w*60) =
=-10^6*(LN(1-0.9933))/(0.3fps *60) = 278092 sq.ft. = 25845 m2
Matts-Ohnfeldt
Si k = 0.5
A = ( Q / ( w *60) ) * (-LN(1-e)) ^ (1/k) = ( 10^6
/ (0.3 fps*60) ) * (-LN(1-0.9933))
^ (1/0.5) = 1392028 sq.ft. = 129370 m2 = 5x el estimado por la histórica
fórmula
Si k = 0.6
A = ( Q / ( w *60) ) * (-LN(1-e)) ^ (1/k) = ( 10^6
/ (0.3 fps*60) ) * (-LN(1-0.9933))
^ (1/0.5) = 815109 sq.ft. = 75754 m2 = 2.9x el
estimado por la histórica fórmula
Puede descargarse el inserto a efectos de visualizar los resultados de la evaluación de ambas fórmulas para distintas velocidades de aproximación, e.g. 0.05 - 0.4 fps.
