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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Embargado
Title: Análise do efeito de variáveis geométricas sobre o desempenho de hidrocidones otimizados
Author: Kyriakidis, Yanne Novais
First Advisor: Vieira, Luiz Gustavo Martins
First coorientator: Barrozo, Marcos Antonio de Souza
First member of the Committee: Silva, Danylo de Oliveira
Second member of the Committee: Arruda, Edu Barbosa
Summary: Hidrociclones são equipamentos destinados à separação sólido-líquido amplamente difundidos no meio industrial. Entre suas vantagens estão a geometria compacta, de simples construção, baixo custo de manutenção e alta eficiência de separação. A depender da finalidade almejada (concentração ou classificação), é possível potencializar o desempenho dos hidrociclones mediante a otimização de variáveis geométricas de simples modificação, como o diâmetro do orifício de underflow e comprimento do vortex finder. O estudo dos hidrociclones não convencionais sempre foi objeto de pesquisa da FEQUI/UFU. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi estudar, experimentalmente e numericamente, o efeito da alteração do diâmetro do orifício de underflow e comprimento de vortex finder nos hidrociclones convencionais otimizados HCOT1 e HCOT3. Para tanto, os ensaios experimentais foram conduzidos com suspensão aquosa de “quartzito” por meio de planejamentos fatoriais a três níveis das variáveis estudadas. De acordo com os principais resultados, o hidrociclone HCOT1 apresentou decréscimos médios de 16% no consumo energético para maiores níveis de Du, o que implicou em capacidades de processamento aproximadamente 9% maiores para o mesmo, ao passo que sua eficiência total foi também majorada em 9% e seu diâmetro de corte reduzido foi diminuído em 51%. Ainda, observou-se uma variação não linear das respostas analisadas com l, sendo que comprimentos intermediários dessa variável favoreceram a separação. Em se tratando do hidrociclone otimizado HCOT3, o mesmo mostrou-se indiferente a variações de comprimento de vortex finder na região de busca estudada, enquanto que a diminuição do diâmetro underflow nesse equipamento proporcionou separação igualmente eficiente como aquela observada em maiores níveis dessa variável, ao mesmo tempo que diminuiu a quantidade de líquido descarregada na corrente de underflow em 85%. Isso torna o hidrociclone HCOT3 com menor diâmetro de orifício de underflow extremamente interessante na separação de material particulado de granulometria maior do que a utilizada.
Abstract: Hydrocyclones are equipment for solid-liquid separation broadly used in industry. Among its advantages, there are the compact geometry, simple construction, low maintenance costs and high separation efficiency. Depending on the desired purpose (concentration or classification), it is possible to enhance the performance of the hydrocyclone through the optimization of geometric variables, which are of simple modification, as the underflow orifice diameter and the length of the vortex finder. The study of non-conventional hydrocyclones has always been object of research in FEQUI/UFU. In this context, the aim of this work was to study experimentally and numerically, the effect of changing the underflow orifice diameter and the length of the vortex finder in optimized conventional hydrocyclones HCOT1 and HCOT3. To this end, experimental tests were conducted with aqueous suspension of "quartzite" through factorial design at three levels of the variables studied. According to the main results, the hydrocyclone HCOT1 showed average decreases of 16% in energy consumption for higher levels of Du, which resulted in processing capabilities approximately 9% higher for this equipment, while their overall efficiency was also increased by 9% and its reduced cut size diameter was decreased by 51%. Still, there was a non-linear variation of the analyzed responses with l, as intermediate length of this variable favored the separation. In terms of the optimized hydrocyclone HCOT3, it seems to be indifferent to variations in the length of vortex finder on the studied domain, while the decrease in diameter of the underflow orifice in this equipment also provided efficient separation such as that observed in higher levels of this variable, at the same time it decreased the amount of liquid discharged in the underflow stream by 85%. This makes the hydrocyclone HCOT3 with the smallest diameter of the underflow orifice extremely interesting in the separation of particulate material larger than the particle size used.
Keywords: Engenharia química
Hidrociclone
Misturas (Química)
Dinâmica dos fluidos
Otimização
HCOT1
HCOT3
Hydrocyclone
Optimization
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
Quote: KYRIAKIDIS, Yanne Novais. Análise do efeito de variáveis geométricas sobre o desempenho de hidrocidones otimizados. 2014. 126 p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/19740
Date of defense: 23-Jun-2014
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