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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Estudo de otimização da configuração do hidrociclone filtrante
metadata.dc.creator: Silva, Nathacha Kare Gonçalves
metadata.dc.contributor.advisor1: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Vieira, Luiz Gustavo Martins
metadata.dc.contributor.referee1: Silva, Danylo de Oliveira
metadata.dc.contributor.referee2: Pereira, Nádia Rosa
metadata.dc.description.resumo: A separação sólido-líquido pode ser realizada por hidrociclones, equipamentos interessantes por serem simples, compactos e por apresentarem baixos custos de aquisição, manutenção e operação. Modificações em sua estrutura convencional e/ou novas configurações geométricas têm sido propostas na literatura, a fim de promover melhorias no desempenho do separador. O hidrociclone filtrante enquadra-se na categoria não convencional e apresenta parede cônica porosa, onde ocorre o processo de filtração. Neste trabalho, analisou-se a separação do concentrado de rocha fosfática da água em hidrociclones filtrantes. Por um estudo de otimização, três novas geometrias de hidrociclones filtrantes foram encontradas mediante o uso combinado da técnica de superfícies de respostas e do algoritmo de Evolução Diferencial. Essas geometrias foram testadas experimentalmente e comparadas à literatura. Os efeitos do diâmetro do orifício de underflow (Du) e do comprimento do vortex finder (ℓ) no desempenho das três configurações geométricas otimizadas foram avaliados pelo uso de Planejamento Composto Central. As três configurações ótimas encontradas foram: (i) hidrociclone HFOT1, com alta eficiência de separação (η = 89,11%); (ii) hidrociclone HFOT2, com razão de líquido pequena (RL = 17,12%) e (iii) hidrociclone HFOT3, com baixo número de Euler (Eu = 753). O estudo da influência das variáveis Du e ℓ indicou que: os valores originais do HFOT1 pareceram já estar adequados para o separador oferecer máxima eficiência; a razão de líquido do HFOT2 pôde ser ainda mais minimizada pela alteração de seus valores originais de Du e de ℓ; o número de Euler do HFOT3 foi pouco afetado por essas variáveis e, por estar praticamente no mesmo patamar, tornou possível a melhoria de outras respostas (eficiência e razão de líquido) frente à mudança de Du e de ℓ, a um consumo energético baixo.
Abstract: The solid-liquid separation can be performed by hydrocyclones, which are interesting equipments because they are simple, compact and present low costs of acquisition, maintenance and operation. Modifications in its conventional structure and/or new geometrical configurations have been proposed in the literature, with the aim to improve the separator performance. The filtering hydrocyclone belongs to this non conventional category, and presents a conical porous wall, where the filtration process occurs. In this work, the separation of concentrate of phosphate rock from water was analyzed in filtering hydrocyclones. By an optimization study, three new geometries of filtering hydrocyclones were found by the combined use of the response surface technique with the Differential Evolution algorithm. These geometries were tested experimentally and compared with the literature. Furthermore, the underflow orifice diameter and the vortex finder length effects were evaluated by the use of Central Composite Design. The three optimum configurations found were: (i) HFOT1 hydrocyclone, with high total efficiency (η = 89,11%); (ii) HFOT2 hydrocyclone, with low underflow-to-throughput ratio (RL = 17,12%) and (iii) HFOT3 hydrocyclone, with low Euler number (Eu = 753). The study of the influence of the variables Du and ℓ showed that: the original values of HFOT1 already seemed to be suitable for the separator give maximum efficiency; the underflow-to-throughput ratio of HFOT2 could still be minimized by the change on its original values of Du and ℓ; the Euler number of HFOT3 was little affected by these variables and, because it remained practically in the same level, it was possible to improve other responses (efficiency and underflow-to-throughput ratio) by changing Du and ℓ, at a low energy consumption.
Keywords: Diâmetro do orifício de underflow
Evolução diferencial
Hidrociclone filtrante
Separação sólido-líquido
Vortex finder
Differential Evolution
Underflow orifice diameter
Filtering hydrocyclone
Solid-liquid separation
Hidrociclone
Separação (tecnologia)
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Citation: SILVA, Nathacha Kare Gonçalves. Estudo de otimização da configuração do hidrociclone filtrante. 2014. 122 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15226
Issue Date: 24-Feb-2014
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Química

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