Determinação da curva característica do número de Euler e do coeficiente global de troca térmica de uma nova configuração de ciclone / Determination of the Euler number characteristic curve and the overall heat exchange coefficient of a new cyclone configuration

Authors

  • Daiane Ribeiro Dias
  • Grégori Ullmann
  • Yanne Novais Kyriakidis
  • Danylo de Oliveira Silva
  • Luiz Gustavo Martins Vieira

DOI:

https://doi.org/10.34117/bjdv8n2-444

Keywords:

ciclone, troca térmica, curva característica.

Abstract

Ciclones são equipamentos normalmente utilizados na separação de partículas de uma corrente gasosa. Devido à sua geometria, o movimento do gás é turbulento, apresentando comportamento fluidodinâmico complexo, o que aumenta a viabilidade de utilização do ciclone como equipamento de mistura e troca térmica. Neste sentido, este trabalho teve como objetivos propor uma nova configuração de ciclone que promova maior troca térmica fluido-parede possível e determinar a curva característica, número de Euler e o coeficiente global de troca térmica da nova família de ciclone. Os resultados indicaram que a nova família de ciclone apresentava as seguintes proporções geométricas: (Do/Dc)= 0,21; (Lc/Dc) = (Sc/Dc) = 4,23; (Di/Dc) = 0,125; (Zc/Dc) = 2,67 e (Du/Dc) = 0,17. O ciclone proposto apresentou curva característica que corrobora com a literatura, em que a queda de pressão aumenta com incrementos na vazão de ar. O número de Euler apresentou valores entre 594052 e 49918. O coeficiente global de transferência de calor apresentou valores na faixa de 0,96 a 15,94 W/(m2°C). Portanto, o regime fluidodinâmico no interior do ciclone, associado à área útil de troca térmica, promoveu uma transferência de calor satisfatória entre as paredes do equipamento e o gás no escoamento interno.

References

CARAGOZ, I.; AVCI, A.; SURMEN, A.; SENDOGAN, O. (2013). “Design and performance evaluation of a new cyclone separator”, Journal of Aerosol Science, Vol. 59, p. 57-64.

CAVALCANTE, I. R. M.; STORTI, F. C.; COSTA FILHO, J. A.; NOLETO, L. G. (2019), Modelagem e simulação numérica de escoamento bifásico para estudo de hidrociclone via CFD. Brazilian Journal of Development, v. 5, n. 9, p. 15362-15378, DOI:10.34117/bjdv5n9- 122

CREMASCO, M. A. (2014), Operações unitárias em sistemas particulados e fluidomecânicos (2ª ed.), Blucher, São Paulo.

HOFFMANN, A. C.; STEIN, L. E. (2008), Gas cyclones and swirl tubes: Principles, design and operation (2ª ed.), Springer, New York.

FU, S.; HUA, W.; YUAN, H.; LING, J.; SHI, Q. (2019). “Study on the light medium separation of waste plastics with hydrocyclones”, Waste Management, Vol. 91, p. 54-61.

GONÇALVES, S. M.; KYRIAKIDIS, Y. N.; SALVADOR, F. F.; BARROZO, M. A. S.; VIEIRA, L. G. M. (2022), “Análise do impacto da filtração sobre um hidrociclone concentrador de geometria otimizada”, Brazilian Journal of Development, v. 8, p. 10018-10029, DOI: 10.34117/bjdv8n2-217.

PERES, A. P., (1997), Estudo experimental da transferência de calor em ciclones. PPGEQ/UNICAMP – Campinas – SP. (dissertação de mestrado).

SAFIKHANI, H.; MEHRABIAN, P. (2016). “Numerical study of flow field in new cyclone separators”, Advanced Powder Technology, Vol. 27, p. 379-387.

SALVADOR, F. F., (2017), Otimização geométrica de hidrociclones com cilindros e cones permeáveis. PPGEQ/UFU – Uberlândia – MG. (dissertação de mestrado).

SALVADOR, F. F.; BARROZO, M. A.S.; VIEIRA, L. G. M. (2019). Filtering cylindrical-conical hydrocyclone. Particuology.

SUN, Z.; SUN, G.; PENG, P.; LIU, Q.; YU, X. (2019). “A new static cyclonic classifier: Flow Characteristics, performance evaluation and industrial applications”, Chemical Engineering Research and Design, Vol. 145, p. 141-149.

SZEKELY, J.; CARR, R. (1966). “Heat transfer in a cyclone”, Chemical Engineering Science, Vol. 21, p. 1119-1132.

ZHOU, H.; HU, Z.; ZHANG, Q.; WANG, Q.; LV, X. (2019). “Numerical study on gas-solid flow characteristics of ultra-light particles in a cyclone separator”, Powder Technology, Vol. 344, p.784-796.

ZHU, Y.; KIM, M. C.; LEE, K. W.; PARK, Y. O.; KUHLMAN, M. R. (2001), “Design and performance evaluation of a novel double cyclone”, Aerossol Sci. Technol. Vol. 34, p. 373-380.

WANG, S.; LI, H.; WANG, R.; WANG, X.; TIAN, R.; SUN, Q. (2019) “Effect of the inlet angle on the performance of a cyclone separator using CFD-DEM”, Advanced Powder Technology, Vol. 30, p. 227–239.

Published

2022-02-28

How to Cite

Dias, D. R., Ullmann, G., Kyriakidis, Y. N., Silva, D. de O., & Vieira, L. G. M. (2022). Determinação da curva característica do número de Euler e do coeficiente global de troca térmica de uma nova configuração de ciclone / Determination of the Euler number characteristic curve and the overall heat exchange coefficient of a new cyclone configuration. Brazilian Journal of Development, 8(2), 15230–15244. https://doi.org/10.34117/bjdv8n2-444

Issue

Section

Original Papers