Publicação: Comportamento do hidrociclone filtrante frente às modificações no diâmetro de underflow e no tubo de vortex finder
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Coorientador
Damasceno, João Jorge Ribeiro
Resumo
Hidrociclones filtrantes são equipamentos similares aos hidrociclones convencionais,
exceto pelo fato de possuírem uma região cônica filtrante. Desta forma, durante o
funcionamento deste separador, além das correntes de alimentação, underflow e overflow,
comumente observadas, a região cônica porosa produz líquido pelo processo de filtração.
Apesar da baixa vazão de filtrado, é uma constatação experimental que a filtração na região
cônica de um hidrociclone é capaz de diminuir o número de Euler e aumentar a eficiência de
coleta de material particulado neste tipo de separador centrífugo. Neste contexto, Vieira
(2006) obteve um hidrociclone de geometria otimizada, denominado de HF11, utilizando
técnicas de CFD validadas por dados experimentais. Este hidrociclone filtrante otimizado
permitiu a conciliação de baixos números de Euler com altas eficiências de coleta. A fim de
dar continuidade aos estudos mencionados anteriormente, este trabalho teve como objetivos a
análise da influência do comprimento do vortex finder e do diâmetro de underflow sobre o
processo de separação sólido-líquido no hidrociclone filtrante HF11 e similar convencional
HC11. Através das técnicas de planejamento fatorial, medidas experimentais e fluidodinâmica
computacional foi possível analisar a influência do vortex finder e do diâmetro de underflow
sobre a separação sólido-líquido. A partir da análise anterior, foi verificado que o número de
Euler e o diâmetro de corte foram inversamente proporcionais às variações de diâmetro de
underflow. Por sua vez, o número de Euler comportou-se diretamente proporcional frente às
modificações de vortex finder. Verificou-se ainda, que em se tratando da influência do
comprimento do vortex finder sobre o diâmetro de corte, valores intermediários desta variável
geométrica foram os que proporcionaram as maiores eficiências de coleta de material
particulado. Concluiu-se então, que a combinação ideal entre o diâmetro de underflow e o
comprimento de vortex finder num hidrociclone filtrante dependerá dos interesses técnicooperacionais
de cada usuário. Portanto, considerando a faixa experimental utilizada neste
trabalho, se a prioridade do usuário for prever a classificação por tamanho de partículas, um
diâmetro de underflow e um comprimento de vortex finder de 5 e 21 mm, respectivamente,
seriam os mais indicados. Porém, se o objetivo for unicamente concentrar a corrente de
underflow em sólidos, seriam indicados um diâmetro de underflow e um comprimento de
vortex finder de 3 e 12 mm, respectivamente.
Abstract
Filtering hydrocyclones are similar equipaments to the conventional hydrocyclone
except by the fact they have filtering conical region. In this way, during the operation of this
equipament, besides the feed streams, the underflow and the overflow, observed commonly,
the porous conical region produces liquid by the filtration process. The filtration in the conical
region of the hydrocyclone is able to reduce the Euler number and increase the particulate
material collection efficiency in this type of centrifugal separator, verified by the experimental
results, despite the low filtered rate. In this context, VIEIRA (2006) obtained a hydrocyclone
with optimal geometry, denominated HF11, using techniques of CFD validated by
experimental data. This optimal filtering hydrocyclone allowed to obtain results with low
Euler numbers and high collection efficiencies. In order to give continuity to the studies
mentioned previously, this work is aimed at examining the influence of the vortex finder
length and the underflow diameter about the solid-liquid separation process in the filtering
hydrocyclone HF11 and in the conventional hydrocyclone similar HC11. Through the
techniques of factorial planning, of the experimental results and of the computational
fluidodynamic, was possible analyze the influence of the vortex finder and of the underflow
diameter about the solid-liquid separation. From the previous analysis, was verified that the
Euler number and the cut diameter were inversely proportional to the variations of the
underflow diameter. On the other hand, the Euler number was straightly proportional to the
modifications of the vortex finder. About the influence of the vortex finder length on the cut
diameter, also it was observed that intermediate values of this geometrical variable provided
the biggest particulate material collection efficiencies. Therefore, the ideal combination
between the underflow diameter and the vortex finder length in a filtering hydrocyclone will
depend of the technical-operational interests of each user. Considering the experimental
interval utilized in this work, if the priority of the user is to know the classification by particle
size, a underflow diameter and a vortex finder length of 5 and 21 mm, respectively, would be
the appropriatest. However, if the objective is only to concentrate the underflow current in
solids, would be appropriate a underflow diameter and a vortex finder length of 3 and 12 mm,
respectively.
Palavras-chave
Separador, Hidrociclones, Filtração, Fluidodinâmica Computacional (CFD), Separator, Hydrocyclones, Filtration, Computational Fluidodynamic (CFD), Separação (Tecnologia), Hidrociclone
Citação
ALMEIDA, Celso Augusto Koboldt. Comportamento do hidrociclone filtrante frente às modificações no diâmetro de underflow e no tubo de vortex finder. 2008. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2008.