Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6116.pdf: 1917653 bytes, checksum: 3f3db0875dbff03c8cd1500f9f06d230 (MD5) Previous issue date: 2014-03-28 / Universidade Federal de Sao Carlos / The collection efficiency and costs of implementation and operation are the main factors considered in the use of equipment for the separation of particulate matter in the gas. The cyclone is commonly employed industrially by low costs, however its use is limited due to the low efficiency in collecting particles smaller than 5 μm. The increase of conventional cyclone with nozzles water led to an improvement in its collection efficiency. This work experimentally investigated the performance of a wet cyclone in the removal of phosphate rock with median diameter of 4.66 μm. The cyclone was adapted with 8 water injectors nozzles of range type. The concentrations of particles in the entrance and exit of equipment were obtained by isokinetic sampling. The ratio of the flow of liquid / gas (L/G) was varied from 0.65 to 2.20 L/m3 to 3 different nozzle configurations. The outlet temperature decreased compared to entry with increase of the ratio L/G. Have the relative humidity of the gas increased with increasing L/G. The cyclone dry operating had an average efficiency of 76.7% and the best average efficiency the wet was 85.3%. The fractional collection efficiency was determined only for the operating condition that resulted in the best overall efficiency. The adaptation of the cyclone Stairmand with water injectors nozzles resulted in an improvement of 8.6% in the overall collection efficiency. / A eficiência de coleta e os gastos de implantação e operação são os principais fatores considerados na utilização de equipamentos para a separação de material particulado no gás. O ciclone é comumente empregado industrialmente por apresentar baixos custos, entretanto o seu uso é restrito devido à baixa eficiência na coleta de partículas menores que 5 μm. O incremento do ciclone convencional com bicos injetores de água proporcionou uma melhoria na sua eficiência de coleta. Neste trabalho foi investigado experimentalmente o desempenho de um ciclone úmido na remoção de rocha fosfática com diâmetro mediano de 4,66 μm. Foram instalados 8 bicos injetores de água do tipo leque. As concentrações de particulado na entrada e na saída do equipamento foram obtidas através da amostragem isocinética. Variou-se a relação da vazão de líquido/gás (L/G) de 0,65 a 2,20 L/m3 para 3 diferentes configurações de bicos. A temperatura na saída diminuiu em relação à entrada em função do aumento da razão L/G. Já a umidade relativa do gás aumentou conforme o aumento da razão L/G. O ciclone operando a seco apresentou eficiência média de 76,7% e a melhor eficiência média a úmido foi de 85,3%. Foi determinada a eficiência de coleta fracionária apenas para a condição operacional que resultou na melhor eficiência global. A adaptação do ciclone Stairmand com bicos injetores de água resultou em uma melhoria de 8,6% na eficiência global de coleta.

Orientador: Waldir Antonio Bizzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T18:51:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Codolo_MileneCosta_M.pdf: 1600775 bytes, checksum: 69ec6ddb7de37e176139ccd08583c483 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Este trabalho estuda a absorção de SO2 em uma torre de nebulização contra-corrente. Um estudo experimental foi realizado, a fim de determinar a influencia das variáveis do processo de absorção. As variáveis estudadas foram: velocidade do gás, vazão de líquido, concentração de SO2 no gás na entrada e a relação líquido/gás. Também foi analisada a formação do filme de líquido ao longo da torre, proveniente da colisão das gotas com a parede do equipamento. A análise do filme de líquido foi importante para determinar a vazão das gotas ao longo da torre. Além do estudo experimental foi desenvolvido neste trabalho um modelo para simular a transferência de massa em uma torre de nebulização para remoção de SO2. Foi analisada a transferência de massa tanto nas gotas quanto no filme de líquido. O modelo foi desenvolvido para prever a concentração de SO2 no gás na entrada da torre, pois a concentração de SO2 na saída foi imposta. O modelo mostra a principal área de absorção na torre, a influência do diâmetro da torre, a influência da velocidade da gota na absorção de SO2 e dados do modelo foram comparados com dados experimentais / Abstract: This work studies the absorption of sulfur dioxide in a counter-current spray tower. An experimental study was carried out to analyzer the process parameters of the absorption of sulfur dioxide. The parameters studied were: gas velocity, liquid flow, sulfur dioxide concentrations in the gas feed and liquid/gas rate. It was also analyzed the formation of liquid film, from the collision of drops on the wall tower. The analyzed liquid film was used to determined de liquid flow as drops along the spray tower. Besides an experimental study it was developed in this work a model to simulate the mass transfer in a spray tower to removal sulfur dioxide. Both mass transfer in the drops and mass transfer in the liquid film were analyzed. The model has been developed to predict the SO2 concentrations in the gas feed, therefore the SO2 concentrations in the gas exit was determined. The model shows the main area of absorption, the influence drop diameter, the influence of drop velocity in the absorption of SO2 and data from model were compared with experimental data / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Venturi scrubbers are simples, low cost and highly applicable equipments. They are used in the industry as gas cleaners and in other to control the pollution. The objective of this work was to evaluate a gas cleaning system using Venturi scrubbers with circular section to remove particles off a gas flux. The tests were realized with 2,21 and 9,06 μm particles of phosphate power. The global collection efficiency was determined for 55,2 and 76,8 m/s of gas velocity, 340 and 500 mL/min of liquid flow and for 99 and 132 mm of length throat. From an experimental design 24 it was obtained that all variables studied and the gas velocity´s interaction with liquid flow and with length throat had influence over the collection efficiency. For 2,21 μm particles the efficience range was from 53,8 to 86,8% while for 9,06 μm particles it was from 53,4 to 96,5%. The results´ analysis showed that as bigger the gas velocity and the liquid flow are, higher the efficience gets. It happens because there are more quantity of washing liquid to be atomized with the liquid flow increase. This atomization gets better with high gas velocities taxes. Another point observed was that for longer length throat and higher gas velocity, the collection efficiency grows. What occurs here is that the particles´s residence time inside the throat was bigger for 132 mm length throat than for 99 mm. And more time, a gas acceleration resulted on better jet´s atomization. The study of different particles sizes showed that 9,06 μm were removed more efficiently than particles with medium diameter of 2,21 μm. Particles with bigger diameters present more inercia, which facilitates the action of the inercial impaction, the collection mechanism that predominates in Venturi scrubbers. The jet penetration was another parameter analysed and it represented the expected behavior: as bigger the liquid flow gets and lower the gas velocity, higher was the jet penetration length. The experimental results of global collection efficiency were compared with theorical models like JOHNSTONE et al. (1954), CALVERT et al. (1972) and modified CALVERT (RIBEIRO, 2005). CALVERT et al. and modified CALVERT models overestimated the values of dust collection efficiency and although JOHSNTONE et al.´s model has underestimated those values, it was the one that better fitted the experimental results, because it showed that the collection efficiency was higher for highs gas velocities. / O lavador Venturi é um equipamento simples, de custo médio baixo e bastante eficiente, aplicado na remoção de material particulado e no controle da poluição. O objetivo deste estudo foi avaliar um sistema de limpeza de gás utilizando lavadores Venturi de seção circular na remoção de partículas de uma corrente gasosa. O material particulado usado nos testes foi o concentrado fosfático, com diâmetros médios de 2,21 e 9,06 μm. Eficiências globais de coleta foram obtidas realizando-se experimentos com velocidade do gás de 55,2 é 76,8 m/s, vazão de líquido de 340 e 500 mL/min e comprimento de garganta de 99 e 132 mm. Um planejamento experimental 24 foi feito e verificou-se que todas as variáveis e as interações da velocidade do gás com o comprimento da garganta e com a vazão de líquido tiveram efeito na remoção de partículas da corrente gasosa. A coleta das partículas de 2,21 μm apresentou uma faixa de eficiência de 53,8 a 86,8%, enquanto 53,4 a 96,5% de remoção foram identificadas para as partículas de 9,06 μm. A análise dos resultados mostrou que, como conseqüência de aumentos na velocidade do gás e na vazão de líquido, a eficiência de coleta crescia, já que quanto maior a vazão do líquido de lavagem maior a quantidade de água para ser atomizada, atomização essa que também aumentava com velocidades de gás mais altas. Outra observação foi que, com o aumento do comprimento da garganta e da velocidade do gás, o percentual de remoção de rocha fosfática era maior, uma vez que o tempo de contato entre o pó e o líquido crescia com uma garganta mais comprida e o aumento da velocidade do gás proporcionava, mais uma vez, melhor atomização do jato. Em relação aos diferentes tamanhos de partículas, notou-se que as de diâmetro médio de 9,06 μm eram removidas do fluxo de gás com mais eficiência que as de 2,21 μm, pois partículas de diâmetro maior têm maior inércia, o que favorece o mecanismo de coleta de impactação inercial, predominante em lavadores Venturi. Os resultados experimentais de eficiência global de coleta ainda foram comparados com os modelos teóricos de JOHNSTONE et al. (1954), CALVERT et al. (1972) e CALVERT modificado (RIBEIRO, 2005). O modelo de JOHSNTONE et al. subestimou os valores experimentais de coleta, enquanto os outros dois modelos superestimaram. Ainda assim, o modelo de JOHNSTONE et al. foi o que apresentou melhor ajuste, porque seguiu a tendência de aumento da eficiência de coleta em função de um acréscimo na velocidade do gás. / Mestre em Engenharia Química