Separación y clasificación de partículas finas en ciclones de alta eficiencia : estudio experimental y numérico

• Autores: Pico, Leonel Osvaldo
• Año de publicación: 2015
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Barbosa, Mirta; Irassar, Edgardo
• Materia: Desarrollo exterimental; Ciclón de alta eficiencia; Granulometría; Tolva de recolección; Diseño y funcionamiento de ciclones; Ciencia y tecnología
• Institución: Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires

En este trabajo de tesis se presenta el desarrollo experimental y numérico-computacional realizado sobre un ciclón de alta eficiencia para la separación y clasificación de partículas. Se estudió la influencia de las condiciones de operación sobre la separación de distintos materiales particulados con diferente granulometría. Se investigó el efecto del fenómeno de resuspensión sobre la eficiencia; este fenómeno se ve afectado por la tolva de recolección cuyo comportamiento se regula mediante un cono estabilizador de flujo. El estudio permitió el desarrollo de un modelo matemático de predicción de eficiencia que considera este fenómeno. Se analizó la influencia de las condiciones de operación sobre la caída de presión; en particular el efecto de la tolva de recolección. Se determinó la dependencia del coeficiente de caída de presión con la velocidad de entrada de aire. Se desarrollaron simulaciones numérico-computacionales para estudiar el flujo turbulento presente en el interior del ciclón, trabajando en condiciones de operación capaces de reproducir las condiciones experimentales. Esta metodología permitió la calibración de los parámetros de las simulaciones y la posterior validación de los resultados numéricos. Las simulaciones condujeron a establecer una zona de operación recomendable para el ciclón analizado. Reuniendo los resultados analíticos y numéricos, se obtuvo una expresión para el cálculo del tamaño de corte que depende de la temperatura, de la velocidad de entrada de aire y de la concentración de polvo. Las investigaciones realizadas aportan un conjunto de pautas útiles para el diseño y funcionamiento de ciclones. Estas pautas consideran aspectos tales como las condiciones de operación y sus consecuencias sobre la eficiencia del dispositivo, la calidad del producto a través del tamaño de corte obtenido y la demanda energética por medio de la caída de presión.
Fil: Pico, Leonel Osvaldo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fil: Barbosa, Mirta. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina
Fil: Irassar, Edgardo. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería; Argentina
In this thesis an experimental and numerical study on a high efficiency cyclone for separation and classification of particles is presented. The influence of operating conditions on the separation for various particulate materials with different grain sizes was studied. Resuspension phenomenon effect on the efficiency was investigated; this phenomenon is affected by the collection hopper whose behavior is regulated by a cone which stabilizes the flow. The study allowed the development of a mathematical model able to predict the efficiency. This model considers this resuspension phenomenon. The influence of operating conditions on the pressure drop was analyzed; particularly the effect of the collection hopper. Dependence of pressure drop coefficient with the air inlet velocity was determined. Numerical computer simulations were developed to study the turbulent flow present inside the cyclone, working in operating conditions capable of reproducing experimental conditions. This methodology allowed the calibration of the simulation parameters and the subsequent validation of the numerical results. The simulations conducted to establish a subsequent validation of the numerical results. The simulations conducted to establish a recommended zone of operation for the cyclone Assembling the analytical and numerical results, an expression for the calculus of the cut-size was obtained. This expression depends on the temperature, on the inlet velocity and also on the dust concentration Investigations provide a set of useful guidelines for the design and operation of cyclones. Different aspects are considered by these guidelines: the operating conditions and its impact on device efficiency, the product quality through the cut size obtained and the its impact on device efficiency, the product quality through the cut size obtained and the size obtained its impact on device efficiency, the product quality through the cut and the energy demand through pressure drop.