Estudo da influência da velocidade e dos ciclos de filtração na formação da torta na limpeza de gases em filtros de mangas

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

A permeabilidade e a porosidade são parâmetros de grande importância para o projeto de filtro de mangas. Esses parâmetros interferem tanto na queda de pressão do sistema, durante a operação de filtração, quanto na força necessária para a remoção da torta. A regeneração do tecido após cada filtração altera consideravelmente as propriedades do meio filtrante. Portanto, estudar o comportamento da formação e da remoção da torta durante os ciclos de filtração é importante para a obtenção de tecidos mais eficientes, resistentes e baratos. Nesse contexto, esse trabalho teve como objetivo investigar a influência dos ciclos de filtração na estrutura da torta formada a partir de diferentes velocidades superficiais de filtração. Para tal, foram realizados experimentos de filtração com as velocidades superficial de 5, 10 e 15 cm=s, para 10 ciclos de filtração, e velocidades superficial de 5 e 15 cm=s, para queda de pressão máxima de 2300 e de 9000 Pa, respectivamente, para 100 ciclos de filtração. Também foi investigada a influência da velocidade de filtração e do número de ciclos na fluidodinâmica do gás através da técnica de CFD. Para obter tais informações, foram realizados testes no equipamento de filtração pertencente ao Laboratório de Controle Ambiental do Departamento de Engenharia Química da Universidade Federal de São Carlos, que consistia em um filtro circular com área livre de filtração de 249 cm2, com vazão mássica e umidade relativa do ar controladas e um sistema de aquisição de dados. Os meios filtrantes utilizados foram os feltros de poliéster (gramatura 534 g=cm2), de polipropileno (gramatura 600 g=cm2) e de algodão (gramatura 735 g=cm2). O material pulverulento usado foi o concentrado fosfático (p = 2,79 g=cm3). Foram obtidas micrografias de tecido em MEV (microscópio eletrônico de varredura), que foram analisadas em um programa de análise de imagem, por meio do qual foram obtidos os valores de porosidade média. Com base nos resultados obtidos, pode-se concluir que a colmatação do meio filtrante foi dependente da velocidade de filtração, sendo o tempo de sua formação menor para as maiores velocidades. Essas velocidades também foram responsáveis pelo acúmulo de maior número de partículas em regiões mais profundas do meio filtrante. A velocidade de 15 cm=s apresentou maior massa coletada na filtração, porém essa não liberou maior quantidade de massa durante a operação de limpeza. Também foi essa velocidade que apresentou a maior perda de carga, visto que as partículas remanescentes da limpeza obstruíram os poros do tecido e tenderam a aumentar a resistência do meio ao fluxo de ar. A porosidade medida diretamente apresentou valores em torno de 15% menores que os valores estimados pela correlação de Ergun. Em relação ao número de ciclos, a partir do ciclo 70 para a velocidade de 5 e 15 cm=s, a massa removida foi praticamente igual, ou seja, a velocidade de filtração não mais influenciou na massa removida. A perda de carga apresentou uma variação em função do número de ciclos. O estudo fluidodinâmico do gás foi feito por meio de simulações com o uso da técnica de CFD (fluidodinâmica computacional), em que se constatou que a velocidade de filtração tem maior influência na fluidodinâmica do gás que o número de ciclos. Em referência às simulações em tecido de algodão e feltro de polipropileno, este último se mostrou mais favorável para a filtração de gases, quando comparado com o tecido de algodão, tanto experimentalmente como nas simulações via CFD.

ASSUNTO(S)

gases - filtração gases - separação cycles filtering filtração de gases porosidade porosity cfd engenharia quimica velocity filtering velocidade de filtração ciclos de filtração filtro de tecidos filtration of gases

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