Ciclones y Centrif

7/26/2019 Ciclones y Centrif

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PROBLEMAS DE CICLONES

1. Calcular las dimensiones y la resistencia hidraulica de un ciclon para separar particulasde material seco a paritr de aire que sale de un secador pulverizador guiandose d por lossiguientes datos:

El tamao minimo de las particulas es de 80m,el gasto de aire es de 000 !g"h y sutemperatura es de 100#C

Solucion:

$ara captar particulas cuyo tamao es de 80um elegimos un ciclon tipo %&'()

*omando +$"d gas-0 hallamos el diametro del ciclon

D= (V)

(0.785x D gasx W0)

0.5

&allamos la velocidad convencional del gas en la parte cilindrica del ciclon

P

gas=

E0x Wc2

2

donde Eo1/0 por el tipo de ciclon

c

(740x2)0.5

160 .0

m

s

2a densidad del aire d gas 1.29x273

373=0.95

Kg

m3

3 ((2000

3600)0.5

0.95x 0.785x3.04) 0.450.5m

+$cE0x Wc

2

x gas2

160x 0.95x 3.042

2= -0 $a- mm&g


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. Considere un cicl6n convencional de proporciones est7ndares con un di7metro del

cuerpo de 1 m. para el aire con un caudal de 150 m

"min en * 50 ! y 1 atm, conteniendopartculas de densidad de 1/00 !g"my una distri9uci6n de tamao segn lo dado:

&allar la e;icacia total de la colecci6n si se dan como datos: %iscosidad del agua igual a0.0-5 !g"m.h y la densidad del gas como 1.01 !g"m.Solucin:$ara resolver el siguiente pro9lema se har7 uso de la siguiente ta9la:

TIPO DE CICLN

Eficacia alta ConvencionalAlto rendiiento de

!roce"aiento#$% #&% #'% #(% #)% #*%3i7metro del cuerpo

3"31 1 1 1 1 1


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$- Priero "e calcular/ el di/etro de la !art0cula reco1ida #d!c% con la eficaciadel )23-

3e los datos de la ta9la, para un cicl6n convencional: & 0.5> 0.5> 29 >2c

2a velocidad de entrada es:Q=v A v=

Q

A

v t=150 m

3

min

1

0.5m(0.25m)=1200m/min

$ara un cicl6n est7ndar de 2apple:

Ne=1

H

(Lb+

Lc

2

)Ne=

1

0.5 (2+2

2 )=6

dpc=[ 9 ( ) (W)2(Ne )(pgas ) ]1/ 2

dpc=[ 9 (0.075 Kgm ! " ) (0.25m)

2(6 )(1200mmin )( 60min" ) (16001)Kg /m3 ]1 /2

dpc=6.26 (106 )m=6.3m

&- Se deterinar/ la eficacia de la coleccin !ara cada 1aa del taa4o deltaa4o del cuadro dado-2a e;icacia total del cicl6n es un promedio cargado de las e;icacias de la colecci6n paralas varias gamas de tamao, la ecuaci6n a usar es:

#c=#$ m$

%$


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36nde:?c: e;icacia de la colecci6nm@: partculas ;ormadas en la gama del tamao del th de @A@: masa total de partculas.


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. 3isear un cicl6n para separar s6lidos de una corriente gaseosa. 2a densidad de lapartculas es de 1500 g"my el gas es aire a 50 oC. El caudal de la corriente es . m"s, yla operaci6n es a una presi6n de 85. $a. 2a concentraci6n de las partculas es de .0g"my, segn las normas de emisi6n, se requiere una e;iciencia de separaci6n del 80D. 2adistri9uci6n de tamao de las partculas en la corriente gaseosa es la siguiente:3istri9uci6n de tamao de las partculas

De"arrollo:el procedimiento general de diseo es el siguiente: )elecci6n del tipo de cicl6n: como el 5D de las partculas est7 por de9a@o de 10 m, serequiere un cicl6n de alta e;iciencia.

C7lculo del di7metro del cicl6n: para calcular el di7metro del cicl6n se selecciona unavelocidad de entrada que est7 en el intervalo de 15. a -. m"s. $ara este casoseleccionamos una velocidad de entrada de m"s. Con este valor se puede determinar eldi7metro del cicl6n y las otras dimensiones con 9ase en las relaciones esta9lecidas para las;amilias de ciclones.Frea del ducto de entrada:

Frea del ducto de entrada:ab

$ara un cicl6n


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ab=0,5Dc0,2Dc=0,145m2

Entonces:

Dc= 0,1450,50,2=1,21m2as otras dimensiones se hallan con 9ase en las proporciones propuestas:


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W=3

4 g (p )

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)uponiendo que la corriente gaseosa es aire, Bstas son las propiedades del aire a 50 oC y85. $a:

0.11 g"m .5- J 10'5g"ms

W=3

49,83,57105(15000,411 )

30,4112 =1,61

m

s

%elocidad de saltaci6n

Vs=4,913W Kb

0,4D c

0,0673Vi2

31Kb

=4,9131,610,20,41,210,067

3

2223

10,2=35,55

m

s

Kelaci6n entre velocidades:

ViVs = 2235,55=0,62

ComoVi

Vs


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V)=

4Dc2("& )+

12Dc2(L+&" )[1+KLDc +(KLDc )

2

]4 Ds2LV)=

41,212(1,810,6 )+

121,212(2,99+0,61,81 )[1+0,761,21+( 0,761,21 )

2]4 0,622,99=1,9m3

Oactor dimensional de las proporciones volumBtricas del cicl6n

K*=(Vsc+V)2)

Dc3 =

(0,258+ 1,902)1,21

3 =0,689m3

Kelaci6n entre la altura de entrada y el di7metro del cicl6n:

Ka= a

Dc=

0,60

1,21=0,5

Kelaci6n entre la 9ase de entrada y el di7metro del cicl6n:

K"= b

Dc=

0,24

1,21=0,2

Oactor de con;iguraci6n

+= 8K*

(KaKb )2=

80,689(0,50,2)2

=551,22

EMponente de v6rtice

n=1(10,67Dc0,14 )

[

,

283

]

0,3

=1(10,671,210,14 )

[

723

283

]

0,3

=0,586

*iempo de rela@aci6n

,i=pDpi

2

18

$ara una partcula con Dpi=7,5 m (7,5106

m) , tenemos:

,i=1500(7,5106 m)2

183,57105 =1,30104 s

E;iciencia ;raccional por intervalos de tamao:Como la concentraci6n de las partculas es de g"m , se puede utilizar sin tener quecorregirla con la ecuaci6n:

n=1e [2( + ,i Q (n+1 )Dc3 )0,5

n+1 ]


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$ara una partcula con Dpi=7,5106

m , tenemos:

n=1e [2( 551,221,31043,2(0,586+1 )

1,213 )

0,5

0,586+1 ]=0,705Calcular la cada de presi6n del cicl6n y si se requiere, seleccionar otro tipo de cicl6n.' Lmero de ca9ezas de velocidad

NH=Kab

Ds2 =

160,60,24

0,62

=6,4

Cada de presi6n

P=1

2Vi

2NH

P=1

20,4112226,4=635,8Pa

PROBLEMAS DE CENTRI=>+ACIN

1. )e desea separar por centri;ugacion una solucion viscosa que contiene particulas con

densidad 1/1Kg

m3 . la densidad de la solucion es de 801.1

Kg

m3 y su u100 cp. 2a

centri;uga tiene una taza de -2 0.05 m y -1 0.00-1/ m y la altura 0.14-0 m.


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calculese el diametro de las particulas mas grandes en la corriente de salida cuando

L000 rpm y la velocidad de ;lu@o P0.008m

3

"

)olucion:

3p(.x18x/xLn(

-2

-1

))0.5

(02x ( dpd )xV)

Q RQ L08.5/ rad"s /0

el volumen de la taza

% RQ9QG -22-1

2

H

% 2.74663x104

m3

u100 cp0.1 $a.s

q0.008-.8///M 103 m

3

s

/00

3p1.5/M 106

m1.5/ um


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. Estimar el gasto volumBtrico para producir un lquido claro de E.Coli en una centri;ugade discosGIrunner,148H 9a@o las siguientes condiciones:

3atos centri;uga 3atos caldoKadio eMterno 8.1cm 3i7metro celular 0.8m

Kadio interno ./cm 3ensidad celular 1.05 g"2Lmero de discos - 3ensidad delmedio

1.0g"2

%elocidad 8,00 rpm %iscosidad 1.0M10'

7ngulo 8o

)S2TC(UL:

El gasto de 2a centri;uga de discos puede ser calculado mediante:

Q=vg[ 2n13 g ()23)13 ) c2t3]4 !(1)$ara esto primero ser7 necesario calcular v g :

v g=

(0.8x104 cm)2 (1.051.02 ) gcm

3x 980

cm

s2

18x 1.02x103 Kg

msx10

3g

Kg x

m

102

cm

v g=1.02x106cm

s

En seguida se calcula V de la ecuaci6n G1H,5=(

2 x72

3x 980cm

s2)(

2 x8400

60 )

2

s2

x (8.133.63 ) cm3xc2t38

5=7.39x107 cm2

Entonces el gasto volumBtrico que puede ane@ar la centri;uga es:

Q=1.02x106cm

s x7.39x10

7cm

2

Q=75.35cm

2

s

Q=2716

"


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