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Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3602.pdf: 6626298 bytes, checksum: 37082215cbad7185dd94995afede1d94 (MD5) Previous issue date: 2010-03-31 / Universidade Federal de Sao Carlos / A study on the compressibility of gas filtration cakes through their porosity investigation is presented in this work. The experimental unit consisted of a circular filter with a filtration area of 249 cm2 and a data acquisition system; mass flow rate and relative air humidity were controlled. The filter media used were a polyester felt (weighing 600 g/cm2) and an acrylic felt (weighing 550 g/cm2). A phosphate concentrate phosphate (ρp = 3.20 g/cm3 and dSt = 5.6 μm) and a magnesium silicate (talc) (ρp = 3.09 g/cm3 and dSt = 2.5 μm) were used as powder materials. Superficial filtration velocity was kept constant at 10 cm/s during phosphate concentrate filtration trials and five maximum pressure drops were set (100, 300, 600, 900 and 1200 mmH2O) at constant mass flow rate. Superficial filtration velocity was kept constant at 10 cm/s during talc filtration trials and four maximum pressure drops were set (300, 600, 900 and 1200 mmH2O) at constant mass flow rate. Trials at different filtration velocities (7.5 cm/s, 10 cm/s, 12.5 cm/s and 15.0 cm/s) were also performed. Initially, porosity data as a function of pressure drop per time were obtained. Each cake underwent a process to acquire the necessary resistance to be cut and embedded and then analyzed by a Scanning Electron Microscope. The obtained images were treated and analyzed in an image analyzing software which provided cakes porosity values. Afterwards, the influence of gas superficial velocity on average porosity was evaluated for cakes formed by talc powder. The porosity values obtained with the SEM images were compared to those obtained with equations found in the literature. A difference of 20 to 48% between experimental average porosity and estimated porosity was found for the phosphate concentrate cakes and of less than 13% for the talc cakes obtained at constant velocity. The average porosity values found for talc cakes were higher than those found for phosphate concentrate cakes, which was probably due to the fact that talc particles shape is extremely different from the spherical shape. A compressibility behavior for cakes of the two materials was possible to be observed. Talc cake porosity decreased with the increase of superficial filtration velocity. / Nesse trabalho apresenta-se um estudo da compressibilidade de tortas de filtração de gases através da investigação de sua porosidade. A unidade experimental consistiu de um filtro circular com área livre de filtração de 249 cm2, com vazão mássica e umidade relativa do ar controladas e um sistema de aquisição de dados. Os meios filtrantes utilizados foram um feltro de poliéster (gramatura 600 g/cm2) e um de acrílico (gramatura 550 g/cm2). Os materiais pulverulentos usados foram um concentrado fosfático (ρp = 3.20 g/cm3 e dSt = 5,6 μm) e um silicato de magnésio (talco) (ρp = 3,09 g/cm3 e dSt = 2,5 μm). Para os ensaios de filtração com a rocha fosfática foi fixada a velocidade superficial de filtração em 10 cm/s e cinco quedas de pressão máximas (100, 300, 600, 900 e 1200 mmH2O) à vazão mássica constante. Para os ensaios de filtração com o talco foi fixada a velocidade em 10 cm/s e quatro quedas de pressão máximas (300, 600, 900 e 1200 mmH2O) à vazão mássica constante. Também foram realizados ensaios para o talco a diferentes velocidades (7,5 cm/s, 10 cm/s, 12,5 cm/s e 15,0 cm/s). Inicialmente, obtiveram-se dados experimentais de porosidade em função da queda de pressão por tempo de filtração. Cada torta obtida passou por um tratamento para adquirir resistência necessária e ser analisada em um Microscópio Eletrônico de Varredura. As imagens obtidas foram tratadas e analisadas em um programa de análise de imagem fornecendo o valor da porosidade da torta. Posteriormente, analisou-se a influência da velocidade superficial de filtração na porosidade média de tortas de filtração formadas pelo talco. Compararam-se os valores de porosidade obtidos pelas imagens geradas no MEV com os obtidos por equações da literatura. Encontrou-se uma diferença de 20 a 48% entre os valores de porosidade média experimental e estimada para as tortas de rocha fosfática e de menos de 13% para o talco a velocidade constante. Os valores de porosidade média encontrados para o talco foram maiores que os encontrados para a rocha, provavelmente devido ao fato de que o formato das partículas de talco se distancia muito do formato esférico. Foi possível detectar um comportamento de compressibilidade para as tortas dos dois materiais. A porosidade das tortas de talco tendeu a diminuir com o aumento da velocidade superficial de filtração.

Granular gas bed filters have been used in industry for a considerable period and mathematical descriptions of dust capture have allowed rigorous design of static beds. Provision for bed movement and electrostatic augmentation, which allows much thinner continuous beds to be used, requires adaptation of design methods for these phenomena. Design methods that allow for this are developed for a cross-flow bed with vertical bed movement and a number of granule and dust types. Direct current charging is applied to the bed itself and to the particles before they enter the bed. In the case of electrostatic augmentation, it is shown that simple models of spherical particles describe the mechanism adequately. The advantages of pre-charging dust particles before they enter the bed are indicated by calculation and proved experimentally. Parameters to describe the enhancement of filtration efficiency by the collected dust are obtained experimentally. It is shown that the factors controlling re-entrainment vary with particle size. For the dust particles less than 1,5 micrometers in size, re-entrainment is linked closely to the electrostatic capture mechanism which is dominant in that size range. For particles approaching 10 micrometer, re-entrainment can be neglected as the impaction efficiency, which is dominant for particles of this size and larger, approaches unity. A complex situation exists between these particle sizes as the magnitude and predominance of capture mechanisms in this region are determined by a number of operational parameters. It did not prove possible to develop predictive equations for re-entrainment efficiency using the results of this study. A number of heuristics are however developed that allow rational design by the use of the empirical parameters found, and that will be valid for the range of parameters used in this work. / Thesis (PhD(Chemical Engineering))--University of Pretoria, 2006. / Chemical Engineering / unrestricted

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5139.pdf: 12746336 bytes, checksum: 29fb732e5229386de121842edce9b72b (MD5) Previous issue date: 2013-04-11 / Universidade Federal de Sao Carlos / The presence of particles after the reverse air pulse cleaning process inside the filter medium ensures the increase in pressure drop of the subsequent cycle. The performance of the filter medium after several filtration cycles and cleaning cycles with reverse air pulse is not clearly known. For this purpose, the main objective of this work was to investigate the performance of the filter medium with reverse air pulse cleaning through the study of cleaning efficiency and by observing the regeneration of filter media. The satisfactory performance of the experimental unit was observed in the preliminary trials during filtration and cleaning by reverse air pulse having polypropylene and acrylic as filter media and phosphate concentrate as particulate matter. It was found that the increase in the number of filtration and cleaning cycles had an influence on the behavior of the filter media, when the filtration velocity was kept at 4 cm/s, the pressure drop at 200 Pa and with pulse time of 200 ms. It was observed that, even with the heterogeneity of filter media, particles were trapped on the surface of the fabric and the number of particles retained increased with the increase in the number of cycles. When comparing the filter media submitted to two hundred filtration and cleaning cycles, it was found that the polypropylene filter presented greater permeability, greater specific resistance and cake porosity, greater amount of mass retained after cleaning and greater cleaning efficiency than the acrylic filter using the same operational parameters. However, the performance was satisfactory for both filter media which, despite their differences, showed to be adequate for the operations of filtration and reverse air pulse cleaning. / A presença de partículas após a limpeza por pulso de ar reverso no interior do meio filtrante garante o aumento da queda de pressão do ciclo subsequente. O desempenho do meio filtrante após vários ciclos de filtração e limpeza por pulso de ar reverso, não é claramente conhecido. Para tal finalidade, teve-se como objetivo principal a investigação do desempenho do meio filtrante com limpeza por pulso de ar reverso, através do estudo da eficiência de limpeza e da observação da regeneração dos meios filtrantes. A satisfatória performance da unidade experimental foi observada nos ensaios preliminares durante a filtração e limpeza por pulso de ar reverso, utilizando como meio filtrante o polipropileno e o acrílico, e como material particulado o concentrado fosfático. Verificou-se a influência do acréscimo do número de ciclos de filtração e limpeza no comportamento dos meios filtrantes, mantendo-se a velocidade de filtração de 4 cm/s, a queda de pressão de 200 Pa e o tempo de pulso de 200 ms. Observou-se, mesmo com a heterogeneidade dos meios filtrantes, que houveram partículas retidas na superfície do tecido, que aumentaram com o acréscimo do número de ciclos. Constatou-se, ao comparar os meios filtrantes submetidos a duzentos ciclos de filtração e limpeza, que o filtro de polipropileno apresentou maior permeação, maior resistência específica e porosidade da torta, maior quantidade de massa retida após a limpeza e maior eficiência de limpeza, comparada ao filtro de acrílico utilizando os mesmos parâmetros operacionais. No entanto, o desempenho foi satisfatório para ambos os meios filtrantes, que apesar de suas diferenciações, mostraram-se adequados em operações de filtração e limpeza por pulso de ar reverso.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6640.pdf: 3550944 bytes, checksum: d30528732e74d92750389a70e54b8387 (MD5) Previous issue date: 2015-01-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / The gas filtration process has several advantages, such as to prevent damage to the environment and health of living beings and to avoid damage in the equipment used in various industrial processes. The filter media applied in these processes can be made of various materials, including metal, fiberglass, polypropylene, polyester and cellulose, with the latter being highlighted by its low cost. The objective of this study is to evaluate the performance of the cellulose filters RAD + and RAD Plus, through permeability, filtration and porosity of the filter cake tests, when subjected to high pressures using the experimental apparatus located in the Environmental Control Laboratory in the Chemical Engineering Department at UFSCar and talc as particulate matter. The working conditions used in the experiments were pressures of 93, 193, 293, 393 and 493kPa, for the permeability tests, and 93, 293 and 493kPa, for the filtration tests. In the permeability tests, the superficial velocity of the gas was varied from 0 to 0.25m/s, while in the filtration tests, the velocities of filtration were 0.05 and 0.06 m/s. The porosity of the cake filtration was determined by mathematics correlations. The permeability constants calculated for both filter media could be considered constant with pressure. For filtration assays, it could be observed that increasing the pressure of the system was the mass withheld by filter media increased for the same pressure drop, without any significant variation with the filtration velocities studied. It was also observed an increase in porosity and a decrease in the resistance of cake filtration when the system pressure was raised. / O processo de filtração de gases possui diversas vantagens, tanto para prevenção de danos ao meio ambiente e saúde dos seres vivos quanto para prevenção de danos a equipamentos em diversos processos industriais. Os meios filtrantes usados nesses processos podem ser de vários materiais, entre eles os metálicos, de fibra de vidro, de polipropileno, de poliéster e de celulose, com este último sendo destacado pelo seu baixo custo. O objetivo deste trabalho é avaliar o desempenho dos filtros de celulose RAD + e RAD Plus, através de ensaios de permeabilidade, filtração e porosidade da torta de filtração, quando submetidos a altas pressões usando o aparato experimental localizado no Laboratório de Controle Ambiental no Departamento de Engenharia Química da UFSCar e talco como material particulado. As condições de trabalho para realização dos experimentos foram as pressões de 93, 193, 293, 393 e 493kPa, para os ensaios de permeabilidade, e 93, 293 e 493kPa, para os ensaios de filtração. Nos ensaios de permeabilidade, variou-se a velocidade superficial do gás de 0 a 0,25m/s, enquanto que nos ensaios de filtração as velocidades superficiais de filtração foram de 5 e 6 cm/s. A determinação da porosidade da torta foi realizada através de correlações matemáticas. Observou-se a partir dos resultados obtidos, que as constantes de permeabilidade calculadas para ambos os meios filtrantes puderam ser consideradas constantes com a pressão. Para os ensaios de filtração pôdese observar que com o aumento da pressão do sistema houve um aumento da massa retida pelos meios filtrantes para uma mesma queda de pressão, não havendo variação significativa com as velocidades de filtração estudadas. Também foi observado um aumento da porosidade e uma diminuição da resistência da torta de filtração a medida que a pressão do sistema foi aumentada.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4842.pdf: 3843983 bytes, checksum: dba16fdf2f921799ee872793185384b3 (MD5) Previous issue date: 2012-10-31 / The filtration of gases is an important industrial operation with the primary aim of removing unwanted solid particles contained in a gas. The filtration of gases at high pressures is an operation widely used in natural gas industry with the aim of separating impurities called black powder, from rust inside pipelines along the transportation. These residues can cause wear on equipment such as, for example, rotor pump, obstruction of gauges and pressure decrease in product quality. Despite being an operation widely used, few studies exist in the area to study what the best type of filter. Therefore this study is very useful to improve the steps of transportation, measurement and purity of the final product. To simulate this process, we used the dry compressed air, injecting a phosphate rock as particulate matter. The filters were tested RAD cellulose and acrylic. The surface speed of filtration was kept constant at 0.05 m / s, throughout the filtering operation. The flow of compressed air used were 14 l / min to the total pressure 1 bar, 42 l / min at a total pressure of 3 bar and 86 l / min at a total pressure of 6 bar. Total load losses were 5, 10, 20 and 30 mbar. The results showed that, initially, the curves of head loss versus deposited mass showed the same growth trend. However, when forming a layer of cake from about 0.03 kg/m2, the filtrations higher pressures had lower pressure loss. This is because the larger pressure forming pies more porous and less resistant to air flow. At the end of the study it was also observed that the acrylic filter performed better compared to the cellulose RAD, due to its greater mass of accumulated dust and low pressure drop. / A filtração de gases é uma importante operação industrial com o principal intuito de remover as partículas sólidas indesejadas contidas em um determinado gás. A filtração de gases a altas pressões é uma operação muito utilizada na indústria de gás natural com o objetivo de separar as impurezas denominadas pó preto, provenientes da oxidação no interior de gasodutos ao longo do seu transporte. Estes resíduos podem causar desgaste de equipamentos como, por exemplo, rotor de bombas, obstrução de aparelhos de medição de pressão e diminuição da qualidade do produto. Apesar de ser uma operação muito utilizada, poucas pesquisas existem na área a fim de estudar qual o melhor tipo de filtro. Por isso este estudo é muito útil no sentido de melhorar as etapas de transporte, medição e pureza do produto final. Para simular este processo, foi utilizado o ar comprimido seco, injetando-se a rocha fosfática como material particulado. Os filtros testados foram de celulose RAD+ e acrílico. A velocidade superficial de filtração foi mantida constante em 0,05 m/s, durante toda a operação de filtração. As vazões do ar comprimido utilizadas foram de 14 l/min para a pressão total de 1 bar, 42 l/min para a pressão total de 3 bar e 86 l/min para a pressão total de 6 bar. As perdas de carga totais foram de 5, 10, 20 e 30 mbar. Os principais resultados mostraram que, inicialmente, as curvas de perda de carga versus massa depositada apresentaram igual tendência de crescimento. Porém, no momento que forma uma camada de torta a partir de aproximadamente 0,03 kg/m2, as filtrações de maiores pressões apresentaram menor perda de carga. Isso porque as maiores pressões formam tortas mais porosas e menos resistentes ao escoamento de ar. Ao final do estudo observou-se também que o filtro de acrílico obteve melhor desempenho comparado com o de celulose RAD+, por apresentar maior massa de pó acumulada e menor perda de carga.

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