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Previous issue date: 2005-04-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work had for objective to study the influence of the variables liquid flow, throat
length, number of orifices and gas velocity in the throat in the collection efficiency of a
Venturi scrubber. As particulate matter to be removed from the gas, a phosphate
concentrate of density 2.9 g/cm3 was used, fed at a mass flow rate of 3.16 g/min. The
experimental system used in this work consisted of a Venturi scrubber of rectangular
geometry operating horizontally, with liquid injection through 1 to 5 orifices with 1
diameter mm each, distributed in the scrubber throat. For the experiments, two
experimental planning were used, with three factors in three different levels. In the first
planning was studied the influence of the variables liquid flow in the range from 300 to
900 cm3/min, throat length in the range from 6.5 to 18.5 cm and number of orifices in
the range from 1 to 5 holes; the gas velocity in the throat was kept constant at value of
69.33 m/s. In the second planning was studied the influence of the variable gas velocity
in the throat in the range from 58.66 to 69.33 m/s, with the liquid injected by a single
orifice. It was verified that the overall collection efficiency of the Venturi scrubber
varied within the range from 50 to 91%, for the studied conditions in the first planning.
A tendency of increase of the efficiency was observed with the increase of the liquid
flow and of the throat length. As for the number of orifices, a better performance of the
scrubber was verified when only 1 orifice was used. It was verified that the overall
collection efficiency of the Venturi scrubber varied within the range from 52 to 93%,
for the studied conditions in the second planning. Was observed that the increase in the
gas velocity in the throat resulted in an increase in the overall collection efficiency. The
predictions of the classical equations for collection efficiency of Johnstone et al. (1954),
Calvert et al. (1972) and Leith and Cooper (1980) were compared to the experimental
values. It was observed that both for the experimental results and for the models that the
global efficiency increases with the increase of the liquid flow. However, it was verified
that the models of Johnstone et al. and Calvert et al. underestimated the values of global
efficiency obtained experimentally while the model of Leith and Cooper overestimated
them. Therefore, it became necessary to adjust a model to the experimental points. It
was taken as departure point the model of Calvert et al., for being a classic model and
because it is widely used industrially. An adjustment equation for the empiric factor f
using the experimental data was then performed. As it was verified in previous tests that
the variable throat length is relevant in the collection efficiency and the same does not
appear in the equation proposed by Calvert et al., it was decided to adjust an equation of
f in function as a function of LG as f= 3005 , 0 . 5161 , 0 G L . The validity of the adjustment was
verified by the good agreement of the experimental values of efficiency observed
experimentally with the predicted values by the modified Calvert model. / Este trabalho teve por objetivo estudar a influência das variáveis vazão de líquido,
comprimento da garganta, número de orifícios e velocidade do gás na garganta na
eficiência de coleta de um lavador Venturi. Como material particulado a ser removido de
uma corrente gasosa utilizou-se um concentrado fosfático de densidade 2,9 g/cm3 na vazão
mássica de 3,16 g/min . O sistema experimental utilizado neste trabalho consistiu de um
lavador Venturi de geometria retangular operando horizontalmente e com injeção de
líquido através de 1 a 5 orifícios de 1 mm de diâmetro distribuídos na garganta do mesmo.
Para a realização dos experimentos utilizou-se dois planejamentos experimentais do tipo
completo, com três fatores em três diferentes níveis. No primeiro planejamento foi
estudada a influência das variáveis vazão de líquido na faixa de 300 a 900 cm3/min,
comprimento da garganta na faixa de 6,5 a 18,5 cm e número de orifícios na faixa de 1 a 5
orifícios, mantendo-se constante a velocidade do gás na garganta com um valor de
69,33 m/s. No segundo planejamento foi estudada a influência da variável velocidade do
gás na garganta na faixa de 58,66 a 69,33 m/s, utilizando-se apenas 1 orifício para injeção
de líquido. Verificou-se que os percentuais de eficiência de coleta no lavador Venturi
ficaram na faixa de 50 a 91% para o primeiro planejamento. Observou-se uma tendência de
aumento da eficiência de remoção de partículas com o aumento da vazão de líquido e do
comprimento da garganta. Quanto ao fator número de orifícios verificou-se um melhor
desempenho do lavador quando utilizou-se apenas 1 orifício. Verificou-se que os
percentuais de eficiência de coleta no lavador Venturi ficaram na faixa de 52 a 93% para o
segundo planejamento. Observou-se que o aumento da velocidade do gás na garganta
provocou um aumento na eficiência de coleta. Comparou-se as predições das clássicas
equações de eficiência de Johnstone et al. (1954), Calvert et. al. (1972) e Leith e Cooper
(1980) com os valores experimentais. Observou-se que para os resultados experimentais e
para os modelos avaliados que a eficiência global é crescente com o aumento da vazão de
líquido. No entanto, verificou-se que os modelos de Johnstone et al. e Calvert et al.
subestimaram os valores de eficiência global obtidos experimentalmente enquanto o
modelo de Leith e Cooper superestimou os mesmos. Com isso, tornou-se necessário ter um
modelo para ajustar aos pontos experimentais. Tomou-se como base o modelo de Calvert
et al. por ser um modelo clássico e ser amplamente utilizado na indústria. Propôs-se então
uma equação de ajuste para o fator empírico f utilizando os dados experimentais. Como
verificou-se em testes anteriores que a variável comprimento de garganta é relevante na
eficiência de coleta e a mesma não aparece na equação proposta por Calvert et al., decidiuse
ajustar uma equação de f em função de LG da forma f= 3005 , 0 . 5161 , 0 G L . Verificou-se a
validade do ajuste pela boa concordância dos valores experimentais de eficiência
observados experimentalmente com os valores estimados pelo modelo de Calvert
modificado.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/3941 |
| Date | 04 April 2005 |
| Creators | Ribeiro, Ana Paula Rodrigues Alves |
| Contributors | Coury, José Renato |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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