ciclones y centrif
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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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