Publicação: Incorporação de um cilindro filtrante na separação sólido-líquido em hidrociclones
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Coorientador
Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Resumo
Hidrociclones são equipamentos que separam uma fase discreta (sólido, líquido ou gás) de
uma fase contínua (líquido) por meio da geração de um campo centrífugo. Propostas para
a modificação desse equipamento com intuito de alavancar seu desempenho sempre estiveram
presentes na literatura. Seguindo essa tendência, o grupo de pesquisa de sistemas
particulados da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia
desenvolveu diversos estudos com um hidrociclone cuja a seção cônica fora substituída
por uma matriz cônica permeável, dando origem ao hidrociclone cônico-filtrante (HCoF).
Dessa maneira, o intuito desta dissertação foi dar continuidade aos trabalhos realizados
por esse grupo de pesquisa ao incorporar uma parede cilíndrica permeável, dando origem
ao hidrociclone cilíndrico-filtrante (HCiF), fazendo assim uma comparação entre os
equipamentos cônico-filtrante (HCoF), cilíndrico-filtrante (HCiF) e convencional (HCon).
Todos os equipamentos foram manufaturados segundo a geometria otimizada proposta
por Vieira (2006). Ademais objetivou-se avaliar como a permeabilidade da matriz porosa
cilíndrica influenciava o desempenho do hidrociclone HCiF. Os resultados mostraram que
a associação da filtração com a hidrociclonagem foi benéfica, pois para os hidrociclones
filtrantes o número de Euler decresceram, em média, 17% para o HCoF e 22% para o HCiF
em relação ao similar convencional. Para suspensões contendo partículas de granulometria
fina , o HCoF seria a melhor opção, pois apresenta maiores eficiências dentre todos
os equipamentos, no entanto, se fosse utilizado uma suspensão com partículas grossas , o
HCiF seria o equipamento mais indicado, por apresentar altas eficiências de separação e
conseguir processar mais suspensão por unidade de tempo. No que tange a influência da
permeabilidade, os principais resultados indicam que não é vantajoso o emprego de meios
porosos muito permeáveis (k > 3,6.10 16 m2), já que em termos de separação seriam idênticos
ou piores que o convencional. No entanto, em se tratando de suspensões contendo
partículas de maior granulometria, os hidrociclones cilíndrico-filtrantes de permeabilidades
intermediária e menor poderiam ser empregados, pois obtiveram números de Euler
menores que o convencional, 31 e 22%, respectivamente . Em suma, pôde-se concluir
que há influência do posicionamento da matriz filtrante no desempenho dos hidrociclones
filtrantes, bem como há influência da permeabilidade no desempenho dos hidrociclones
HCiF.
Abstract
Hydrocyclones are equipments that separate a discrete phase (solid, liquid, gas) from a
continuous phase (liquid) in a centrifugal field. Several proposals of modified hydrocyclones
have always been presented by literature. In this context, the particulate system
research group from Chemical Engineering College of Federal University of Uberlandia
carried on several studies with hydrocyclones whose conical sections have been replaced
by filtering conical section, which resulted in the conical-filtering hydrocyclone (CoFH).
Hence, the main purpose of this dissertation was to continue in this branch of research
now proposing the replacement of the cilindrical section by a filtering cilindrical one,
which resulted in cilindrical-filtering hydrocyclone (CyFH) and thus comparing both non
conventional equipments with the conventional hydrocyclone (CH). All of these hydrocyclones
were manufactured according to the optmized geometry proposed by Vieira (2006).
Furthermore, another purpose of this research was to assess how the permeability of the
porous media influenced the performance of cilindrical filtering hydrocyclone. The results
showed that associating filtration with hydrocyclone processing was beneficial, considering
that for both filtering hydrocyclones the Euler number diminished, in average, 17%
for the CoFH and 22% for the CyFH compared with the conventional equipment. For suspensions
containing fine particles, the CoFH could be considered the best option, because
it presents the highest separation efficiency among all hydroyclones tested. Nevertheless,
if suspensions containing coarse particles were processed, the CyFH would be the
most indicated for the process, for presenting high separation efficiency and also be able
to process more suspension per unit time. Regarding the influence of permeability, the
main results indicate that it is not an advantadge to employ highly permeable porous
media, because in terms of separation they would be identical or even worse than the
conventional hydrocyclone. However, considering suspensions containing coarse particles,
the cylindrical-filtering hydrociclones with intermediate or lower permeabilities could be
employed, due to the fact that they would reach high separation efficiencies combined
with high processing capacity. Summarizing, it could be concluded that the settlement of
the filtering medium influenced the performance of cylindrical-filtering hydrocyclones, as
well as the permeability showed to influence the performance of this hydrocyclone.
Palavras-chave
Hidrociclone, Separação (Tecnologia)
Citação
FAÇANHA, Juliana Maria da Fonseca. Incorporação de um cilindro filtrante na separação sólido-líquido em hidrociclones. 2012. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2012. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2012.61