Publicação: Investigação sobre o impacto da reologia da suspensão frente a um hidrociclone cônico-filtrante
Carregando...
Tipo do documento
Data
Direito de acesso
Coleções
Área do conhecimento
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Autores
Orientador
Coorientador
Barrozo, Marcos Antonio de Souza
Resumo
O hidrociclone é um equipamento utilizado com o intuito de separar uma fase discreta
sólida de outra fase contínua líquida, a instituição FEQUI/UFU possui diversos trabalhos
utilizando esse equipamento. A instituição ao combinar a operação de hidrociclonagem à
operação de filtração criou o chamado hidrociclone filtrante, que possui vantagens
operacionais quando comparado com um hidrociclone convencional de mesma
geometria. Uma das pesquisas realizadas pela instituição propôs um equipamento
convencional geometricamente otimizado cujo objetivo foi o de alcançar altas eficiências,
o HGOT1, quando operado com suspensões newtonianas e diluídas. Entretanto, várias
suspensões utilizadas na indústria química são suspensões não-newtonianas e
concentradas. Desse modo, esse trabalho se propôs a avaliar o desempenho de dois
hidrociclones, ambos geometricamente inspirados no HGOT1, sendo um deles
modificado e portador de um cone feito de material filtrante e outro convencional (sem
filtro). Por meio de um planejamento de experimentos, foi possível estudar o efeito da
concentração volumétrica de sólidos alimentada, da queda de pressão experimentada
pelos hidrociclones e o efeito da reologia da suspensão alimentada. Foi, também,
conduzido uma simulação tridimensional, monofásica e em estado transiente envolvendo
o hidrociclone filtrante com o intuito de desenvolver uma abordagem capaz de descrever
esse equipamento. Em resumo, observou-se que o aumento da viscosidade aparente e da
concentração da suspensão prejudicaram o desempenho de separação dos hidrociclones.
Ao comparar as respostas geradas pelos equipamentos convencional e filtrante, pôde-se
observar que elas apresentam diferenças. A média da eficiência total do equipamento
convencional foi 4,1% menor do que a do filtrante. Enquanto a média do número de Euler
do equipamento filtrante foi aproximadamente 12% menor do que a do convencional.
Acredita-se que, mesmo operando com suspensões não-newtonianas e concentradas, a
presença do filtro foi capaz de mudar a fluidodinâmica do equipamento, o que garantiu
ao hidrociclone filtrante uma vantagem no desempenho de separação e no consumo
energético quando comparado ao equipamento convencional.
Abstract
The hydrocyclone is an equipment used in order to separate a discrete solid phase from
another continuous liquid phase, the FEQUI/UFU institution have several studies
investigating this device. The institution when combining the hydrocyclone operation
with the filtration operation, created the so-called filtering hydrocyclone, which has
operational advantages when compared to a conventional hydrocyclone of the same
geometry. One of the researches carried out by the institution proposed a conventional
geometrically optimized device whose objective was to achieve high efficiencies
(HGOT1) when operated with Newtonian and diluted suspensions. Yet, several
suspensions used in the chemical industry are non-Newtonian and concentrated
suspensions. Hence, this work aims to evaluate the performance of two hydrocyclones,
both geometrically inspired by the HGOT1, one being modified and having a cone made
of filtering material and the other a conventional one (without the filtering media).
Through a design of experiments, it was possible to study the effect of the volumetric
concentration of solids fed, the pressure drop experienced by the hydrocyclones and the
effect of the rheology of the fed suspension. Also, a three-dimensional, single-phase,
transient state simulation involving the filtering hydrocyclone was conducted in order to
develop an approach that is capable to describe this equipment. In conclusion, it was
observed that the increase of the apparent viscosity and concentration of the suspension
harmed the separation performance of hydrocyclones. When comparing the responses
generated by conventional and filtering equipment, it was observed that they differ. The
average total efficiency of conventional equipment was 4.1% lower than that of the
filtering one. While the average Euler number of the filtering equipment was
approximately 12% lower than the conventional one. It is believed, that even when
operating with non-Newtonian and concentrated suspensions, the presence of the filter
was able to change the fluid dynamics of the equipment, which guaranteed the filtering
hydrdorcylclone an advantage in separation performance and energy consumption when
compared to the conventional one.
Palavras-chave
filtração, filtration, não-newtoniano, non-Newtonian, concentração de sólidos, solids concentration
Citação
MORIMOTO, Murilo Guimarães. Investigação sobre o impacto da reologia da suspensão frente a um hidrociclone cônico-filtrante. 2021. 126 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Universidade Federal de Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.81.
Coleções
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como Acesso Aberto