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Fabio Montagnaro » 10.Rimozione di particolato da reflui gassosi: applicazioni esercitative - parte prima

Grandezze di interesse

Le prime diapositive esercitative si collegano direttamente ai concetti descritti nella Lezione #1 del Corso di Processi e Impianti di Trattamento Reflui, presente su federic@.

Si ricorda che con d_i si intende il taglio granulometrico di una distribuzione avente diametro medio d_SAUTER. Le frazioni granulometriche assolute sono indicate con x(d_i). Le portate massiche con W(d_i) (quella complessiva, con W_TOT). La funzione efficienza di depolverazione con η(d_i), e l’efficienza globale con η_OVERALL.

I pedici IN e OUT si riferiscono al particolato in ingresso ed uscita (non catturato) rispetto all’impianto di depolverazione fumi. Il pedice CATT si riferisce invece al solido catturato dall’impianto.

Calcolo dell’efficienza di un impianto di depolverazione generico (I)

Si consideri una corrente da depolverare in ingresso ad un impianto, caratterizzata da una portata di solido complessiva pari a 100 g h^-1, e distribuita granulometricamente secondo i dati in Figura.

Dati granulometrici per il particolato da depolverare.

Calcolo dell’efficienza di un impianto di depolverazione generico (II)

Dai dati forniti, è possibile ricavare la distribuzione granulometrica assoluta (Figura) e, corrispondentemente, il valore di 11 μm per il diametro medio di Sauter.

Calcolo della distribuzione granulometrica assoluta.

Calcolo dell’efficienza di un impianto di depolverazione generico (III)

Siano assegnati i valori di efficienza di depolverazione come in Figura, funzione crescente del taglio granulometrico.

Da essi, è possibile calcolare la portata di solido catturata per ogni taglio granulometrico (e la portata totale di solido catturata, pari a 57.41 g h^-1) e, per differenza, la portata di solido uscente non separata per ogni taglio granulometrico (totale, 42.59 g h^-1).

Calcolo delle portate di solido uscenti.

Calcolo dell’efficienza di un impianto di depolverazione generico (IV)

Nella corrente solido-gas uscente dall’impianto, la frazione solida è caratterizzata da una nuova distribuzione granulometrica (calcolata come in Figura in alto) e da un nuovo valore per d_SAUTER (6 μm). Si evidenzia come la corrente solida non catturata sia granulometricamente più fine di quella in ingresso (benché in portata inferiore): essa andrà rifinita in altri impianti di depolverazione.

E’ infine possibile calcolare η_OVERALL (57.41%), ed avere uno schema complessivo del processo (Figura in basso).

Schema complessivo di risoluzione.

Portate e diametri medi di solido.

Problema di progetto di un separatore a gravità (I)

Le diapositive esercitative che seguono si collegano direttamente ai concetti descritti nella Lezione #2 del Corso di Processi e Impianti di Trattamento Reflui, presente su federic@.

Si consideri un gas di densità ρ e viscosità μ, a pressione P e temperatura T, e di portata Q_g. Contenga esso un solido da depolverare in una camera a gravità, di profondità B ed altezza H (ciò consente di esprimere la velocità del gas u_g). Abbia il solido densità ρ_P.

Problema di progetto di un separatore a gravità (II)

Nel problema in esame, bisogna depolverare una corrente d’aria (a temperatura e pressione fissate, cosa che ne fissa densità e viscosità) di portata volumetrica nota (Figura).

Fissando la velocità u_g desiderata, e l’altezza H del separatore, è possibile progettare la profondità B.

Progetto del separatore a gravità.

Problema di progetto di un separatore a gravità (III)

Per quanto riguarda il solido, si posseggono le seguenti informazioni: densità e minimo diametro particellare (d_i,MIN). Si vuole provare a progettare un separatore con efficienza praticamente unitaria. Per questo, si imposti d_i,MIN=d_i,c (diametro critico), e si calcoli per questo taglio granulometrico il numero di Ar corrispondente (si verifica di trovarsi in regime di Stokes). Si consideri l’equazione corrispondente per d_i,c, dove l’incognita è L, la lunghezza della camera.

Si ottiene un valore non elevatissimo per L (che garantisce efficienza unitaria), grazie ad una distribuzione particellare particolarmente grossolana e densa (tipica densità di particelle metalliche, come Fe, Pb, acciaio).

Progetto del separatore a gravità.

Calcolo dell’efficienza di un separatore a gravità (I)

Si consideri una corrente d’aria con P, T e Q_g noti (Figura).

Bisogna depolverare una corrente di fly ash, di densità nota, in una camera a gravità con B, H e L noti. Ciò consente di calcolare u_g.

Schema del separatore da risolvere.

Calcolo dell’efficienza di un separatore a gravità (II)

La corrente solida da depolverare ha naturalmente granulometria assegnata (Figura), da cui si osserva che la portata totale di solido in ingresso è 1000 g s^-1, con d_SAUTER=52 μm.

Dati granulometrici per il particolato da depolverare.

Calcolo dell’efficienza di un separatore a gravità (III)

Il calcolo di Ar, partendo dal taglio più grossolano, evidenzia che per particelle da 70 μm in giù il regime è quello di Stokes (Figura in alto).

Applicando la rispettiva formula per d_i,c, si nota come particelle da 25 μm e più grossolane presentino una efficienza di cattura unitaria.

Per i due tagli granulometrici più fini (5 e 15 μm), si applica la formula per η(d_i), e si può quindi riempire (Figura in basso) la colonna con le efficienze di cattura. Ciò consente di calcolare immediatamente l’efficienza globale, pari a 0.98507.

Calcolo di Ar, diametro critico ed efficienza.

Calcolo delle efficienze di depolverazione.

Calcolo dell’efficienza di un separatore a gravità (IV)

E’ possibile ora riempire le colonne relative alle portate di solido catturate e non (Figura in alto).

La corrente solido-gas uscente dall’impianto presenta una portata di solido residuo di 14.93 g s^-1, con d_SAUTER molto ridotto rispetto al dato di ingresso (Figura in basso).