Projeto filtro manga

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[pic 1]

Gráfico - Distribuição granulométrica do material particulado (Fração volumétrica X Diâmetro da partícula)

Pelo gráfico, obtemos diâmetro médio da partícula Dp de 23μm.

2.0 – Cálculos

Uma das variáveis mais importantes nos cálculos de projeto e dimensionamento de filtros é a diferença de pressão, queda de pressão ou perda de carga (ΔP). Essa variável está relacionado com a quantidade de material filtrado e a velocidade de filtração. Quanto maior a perda de carga, maior o poder filtrante. A seguir, Com a equação de D’arcy, podemos estimar a relação envolvida na perda de carga:

[pic 2] (1)

onde:

F2 é a relação do volume de ar poluído tratado/área de tecido(pano), taxa de filtração (m/s) ou m3/m2 s

S(t) é o arraste através do tecido e da torta (Pa.s/m)ΔP é a perda de carga(Pa)

O arraste através da torta e do tecido S(t) é representado pela expressão:

[pic 3] (2)

onde:

K1 é a resistência específica do tecido

K2 é a resistência específica da torta (S-1)

W(t) é a massa de pó por área de filtro em função do tempo (kg/m2)

[pic 4] (3)C é a concentração inicial do gás sujo na entrada do filtro (g/m3) e t é o tempo de filtração (min)

Relacionando as expressões (2) e (3) em (1), obtem-se (4):

[pic 5] (4)

onde:

c é a concentração de entrada do gás fornecida nos dados do projeto

Podemos calcular a taxa de filtração F2 a partir da seguinte expressão (5):

[pic 6] (5)

onde:

Fm é fator material ; φ é fator temperatura; Fa é fator aplicação; Ff é fator tamanho da partícula e Fd é fator concentração de pó

A taxa de filtração F2 é um importante parâmetro para estimar um projeto de filtros mangas. Esta taxa pode ser expressa por:

[pic 7] (6)

onde:

F2 é a relação do volume de ar poluído tratado/área de tecido ou taxa de filtração (ft/min)

Ac é a área total de filtração (ft2)

Vt é o volume de gás a ser tratado que entra no filtro em (ft3/min)

Transformando as unidades dos dados iniciais para preparar para o cálculo do projeto:

a) Concentração do pó: [pic 8] [pic 9]

b) Diâmetro ou tamanho médio das partículas:

Dp = 23 μm

c) Vazão de gás a ser tratado:[pic 10]

d) Temperatura do gás a ser tratado:

[pic 11]

Calculando a expressão (5):

[pic 12]

Como:

Fm = 10 (supondo ser material pulverulento nesta filtração o mesmo usado no experimento de Rodrigues, a rocha fosfática concentrada– ver anexo - tabela1, página 13)

φ = 0,97 (temperatura de 77 oF – ver anexo - fig.1, página 15)

Fa = 0,9 (coleta de produto - ver anexo - tabela2, página 14)

Ff = 1,0 - tamanho médio das partículas 23mm( entre 10 e 50 – ver anexo – tabela3, página 14)

Fd = 1,2 ft/min (concentração c do pó é 0,0552g/ft3 – ver anexo – fig.2, página 16)

então, obtemos:

F2 = 14,07 ft/min ou 0,0715 m/s ou ainda 4,29 m/min

Calculando a expressão (6):

[pic 13]

Como:

F2 = 14,07 ft/min

Vt = 3107,28 ft3/min

então, obtemos:

Ac = 220,84 ft2 ou 20,53 m2

Escolha do filtro de acordo com o tipo de limpeza:

Vibração mecânica – taxa de filtração de 2 a 6 ft/min

Jato pulsante – taxa de filtração de 2 a 15 ft/min

Pulso reverso – taxa de filtração de 1 a 4 ft/min

Como a taxa de filtração F2 encontrada para esse projeto foi de 10,07 ft/min, então escolhemos o filtro com sistema de limpeza por jato pulsante. Esse sistema demanada uma menor área filtrante, é mais compacto, portanto é o mais econômico, utitilizando um compressor.

Calculando a expressão (4):

[pic 14]

K1 = 2088,71 Pa.s/m (valor empírico, obtido experimentalmente – Rodrigues,2004)

K2 = 116701,9 Pa.s.m/kg (valor empírico, obtido experimentalmente – Rodrigues,2004)

F2 = 0,0715 m/s (expressão 6)

C = 0,00195 kg/m3 (dado do projeto)

Variando os valores de ΔP(inH2O) de 1 a 12, obtemos os valores de tempo de filtração:

[pic 15]

O ΔP recomendado pela literatura é de 5,0 inH2O, portanto temos um tempo de filtração de 15,71 minutos. Como a área filtrante Ac é 20,53 m2