Fabio Montagnaro » 11.Rimozione di particolato da reflui gassosi: applicazioni esercitative - parte seconda

Calcolo dell’efficienza di un ciclone (I)

Le prime diapositive esercitative si collegano direttamente ai concetti descritti nella Lezione #3 del Corso di Processi e Impianti di Trattamento Reflui, presente su federic@.

Si consideri un ciclone come in Figura, con in particolare assegnato il valore di B_c, larghezza del condotto di imbocco.

Calcolo dell’efficienza di un ciclone (II)

Si consideri una corrente d’aria da depolverare, a T e P noti, con u_g fissato.

Avendo assegnato anche il numero di spire N e la densità del solido da rimuovere, è possibile applicare la relazione di Rosin et al., e calcolare innanzitutto il diametro di cut (Figura).

Calcolo dell’efficienza di un ciclone (III)

Sia assegnata, come al solito, la distribuzione granulometrica del solido in ingresso (Figura). Ciò determina una portata di solido pari a 100 g h^-1, con d_SAUTER=9.5 μm.

Calcolo dell’efficienza di un ciclone (IV)

Si può adesso calcolare la colonna che riporta il valore del rapporto d_i/d_cut da cui, mediante applicazione dell’equazione di Lapple, trovare i valori per la funzione efficienza di depolverazione (Figura).

Calcolo dell’efficienza di un ciclone (V)

Applicando ora la solita procedura, è possibile calcolare: η_OVERALL; le portate di solido catturate e non; la distribuzione granulometrica del solido nella corrente solido-gas uscente dal ciclone (Figura in alto).

Si nota (Figura in basso) che, rispetto a 100 g h^-1 in ingresso, la corrente gassosa in uscita contiene ancora 31.83 g h^-1 di solido (con d_SAUTER=4.5 μm, naturalmente ridotto rispetto al valore di ingresso). La non elevata efficienza globale di depolverazione dipende dal fatto che, in questa applicazione, d_cut e d_SAUTER (del materiale in ingresso) sono comparabili.

Calcolo dell’efficienza di un depolveratore ad umido (I)

Le diapositive esercitative che seguono si collegano direttamente ai concetti descritti nella Lezione #4 del Corso di Processi e Impianti di Trattamento Reflui, presente su federic@.

Si consideri un gas di viscosità assegnata, che viene elaborato per depolverazione di un solido di densità nota in un Venturi, con velocità del gas nella gola (u_throat) nota. Sia anche noto R, il rapporto liquido/gas nelle prescritte unità di misura.

L’applicazione dell’equazione di Nukiyama-Tanasawa consente, innanzitutto, di calcolare il diametro medio delle gocce d’acqua, d_water (Figura).

Si ricordano, per i calcoli, i seguenti fattori di conversione:

1 lb ft^-1 s^-1=1.4868 kg m^-1 s^-1; 1 lb ft^-3=16.02 kg m^-3.

Calcolo dell’efficienza di un depolveratore ad umido (II)

Sia al solito assegnata la distribuzione granulometrica in ingresso del solido da depolverare (Figura).

Si deve quindi trattare una corrente solida di portata 100 g h^-1, con d_SAUTER=8.3 μm. Si può ora passare al calcolo del parametro ψ(d_i).

Calcolo dell’efficienza di un depolveratore ad umido (III)

Si è pronti adesso ad impiegare la relazione di Johnstone et al. per il calcolo della funzione efficienza di depolverazione (Figura).

Calcolo dell’efficienza di un depolveratore ad umido (IV)

E’ possibile ora calcolare l’efficienza globale di depolverazione (Figura), e le portate di solido catturate e non (a queste ultime, corrisponde il calcolo della relativa distribuzione granulometrica).

Calcolo dell’efficienza di un depolveratore ad umido (V)

Per concludere, si nota (Figura) che, dei 100 g h^-1 di solido in ingresso, soltanto una portata di 0.17 g h^-1 esce con il gas (d_SAUTER=0.3 μm), a sottolineare come questo tipo di depolveratore ad umido sia in grado di catturare con efficienze prossime all’unità anche solidi granulometricamente fini.

Calcolo dell’efficienza di un precipitatore elettrostatico (I)

Le diapositive esercitative dell’ultima parte si collegano direttamente ai concetti descritti nella Lezione #5 del Corso di Processi e Impianti di Trattamento Reflui, presente su federic@.

Nel sistema da risolvere (Figura), la corrente gassosa ha viscosità e portata assegnate. E’ noto altresì E (intensità di campo elettrico specifico), insieme ad altezza H e lunghezza L delle piastre di raccolta.

Calcolo dell’efficienza di un precipitatore elettrostatico (II)

Sia assegnata la distribuzione granulometrica del solido da depolverare (Figura), che è assunta pari a quella in uscita (non catturata) dal ciclone di un’applicazione mostrata in diapositive precedenti. In altre parole, si assuma quindi un sistema di depolverazione costituito da una serie ciclone+precipitatore elettrostatico, con ciclone già risolto in precedenza.

Pertanto, la corrente solido-gas in ingresso al precipitatore ha portata pari a 31.83 g h^-1, e d_SAUTER=4.5 μm.

Calcolo dell’efficienza di un precipitatore elettrostatico (III)

Per il calcolo della carica q(d_i) per ciascun taglio granulometrico (Figura), si consideri la seguente formula:

dove ε₀=8.854×10^-12 [F m^-1=C V^-1 m^-1].

Calcolo dell’efficienza di un precipitatore elettrostatico (IV)

A questo punto, è possibile calcolare la velocità terminale di migrazione delle particelle verso gli elettrodi di raccolta, u_∞(d_i), mediante la formula appropriata (Figura), da cui la funzione η(d_i), mediante applicazione della relazione di Deutsch-Anderson classica.

Calcolo dell’efficienza di un precipitatore elettrostatico (V)

Come al solito, si calcolano adesso l’efficienza globale, le portate di solido catturate e non (Figura in alto).

Si nota (Figura in basso) l’elevata efficienza di cattura (escono non catturati dal precipitatore soltanto 0.18 g h^-1 di particelle di 1 μm), ad attestare come nella pratica industriale la serie ciclone+precipitatore sia efficace nel separare dapprima le particelle più grossolane, e poi quelle più fini.