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10.9.3 Separadores Horizontais
O layout de um separador horizontal típico é mostrado na Figura 10.51b.
Um separador horizontal é selecionado quando é necessário um longo atraso no tempo do líquido.
No projeto de um separador horizontal, o diâmetro do vaso não pode ser determinado independentemente do seu comprimento, ao contrário de um separador vertical. O diâmetro, o comprimento e o nível do líquido devem ser escolhidos para dar tempo de residência suficiente para as gotículas de vapor gotículas de líquido para resolver fora e durante o tempo necessário líquidos assalto a serem cumpridas.
A relação comprimento/diâmetro mais econômica vai depender da pressão de operação (ver Capítulo 13). Como um guia geral, os seguintes valores podem ser usados:
Pressão de Operação, bar
Comprimento:Diâmetro, Lv/Dv
0-20
3
20-25
4
>30
5
A relação entre a área de fluxo de vapor, Ay, e a altura acima do nível dos líquidos, hv, pode ser encontrada em tabelas com as dimensões dos segmentos dos círculos, ver Perry et al. (1997), ou em figuras 11,34 e 11,35 no Capítulo 11.
Para os projetos preliminares, deve-se definir a altura de líquido na metade do diâmetro do vaso,
hv=Dv2 e fv=0.5
Onde fy é a fração da área transversal total ocupada pelo vapor.
O procedimento de projeto para separadores horizontal é ilustrado no exemplo 10.6.
Exemplo 10.6
Projetar um separador horizontal para separar 10,000 kg/h de líquido, com densidade 962,0 kg/m3, de 12,500 kg/h de vapor, com densidade de 23,6 kg/m3. A pressão de operação dos vasos será 21 bar.
Solução
ut=0.07962.0-23.6/23.61/2=0.44 m/s
Tente um separador sem uma peça desembaciadora
ua=0.15 0.44=0.066 m/s
Vazão Volumé de Vapor=12.5003600 23.6=0.147 m3/s
Tomando hv=0.5Dv e Lv/Dv=4
Área Transversal para o Fluxo de Vapor=πDv24×0.5=0.393Dv2
Velocidade do vapor, uv=0.1470.393Dv2=0.374Dv-2
Tempo de residência de vapor necessário para as gotas ficarem em repouso na superfície de liquido:
hv/ua=0.5Dv/0.66=7.58Dv
Tempo de Residência Real = Comprimento do Vaso/Velocidade do Vapor:
=Lvuv=4Dv0.374Dv-2=10.70Dv3
Para a separação satisfatória, tempo de residência exigido = real.
Assim,
7.58Dv=10.70Dv3
Dv=0.84m, nominal 0.92m (3 ft, tamanho do tubo padrão)
Tempo de Atraso do Liquido,
Vazão Volumétrica do Líquido=10.0003600 962.0=0.00289 m3/s
Área da Seção Transversal Líquida=π×0.9224×0.5=0.332 m2
Comprimento, Lv=4×0.92=3.7 m
Volume de Atraso =0.332×3.7=1.23 m3
Tempo de Atraso = volume de líquido/taxa de fluxo de líquido
Tempo de Atraso=1.230.00289=426 s=7 minutos
Este tempo é insatisfatório; uns 10 minutos é o mínimo requerido.
Por isso, precisamos aumentar o volume de líquido. A melhor maneira é através do aumento o diâmetro do vaso. Se a altura do líquido é mantida a metade do diâmetro do vaso, o diâmetro deve ser aumentado por um fator de aproximadamente (10/7)0.5 = 1.2.
Novo Dv = 0.92 x 1.2 = 1.1 m
Verificando o tempo de premência do líquido,
Novo volume de líquido =π1.124×0.5×4×1.1=2.09 m3
Novo tempo de residência =2.090.00289=723 s=12 minutos, satisfatório.
Aumentando o diâmetro do vaso, a velocidade do vapor e a altura acima da superfície do líquido também mudarão. Mesmo assim, a separação do líquido ainda será satisfatória, pois como a velocidade é inversamente proporcional ao quadrado do diâmetro o tempo de residência também será; e a distância entre as gotas que caem é diretamente proporcional ao diâmetro.
Na prática, a distância percorrida pelo vapor será menor que o comprimento do vaso, Ly que é definido a partir das extremidades de entrada de vapor e saída dos bocais. Isto poderia ser considerado durante o projeto, mas irá fazer pouca diferença.
10.10 Britagem e moagem (cominuição) EQUIPAMENTO
Britagem é o primeiro passo no processo de redução de tamanho, reduzindo grandes pedaços para pequenas peças gerenciáveis. Para algumas indústrias o processo de britagem é suficiente, mas para a indústria química este processo é geralmente seguido por moagem, a fim para produzir um pó de fino porte. Embora muitos artigos foram publicados sobre cominuição, e Marshall (1974) menciona mais de 4000, o assunto permanece essencialmente empírico. O designer deve contar com experiência e os conselhos dos fabricantes de equipamentos, quanto a seleção e dimensionamento de equipamentos de britagem e moagem e estimar as exigências de energia. Vários modelos têm sido propostos para o cálculo da energia consumida na redução de tamanho; ver Richardson et al. (2002). Para um tratamento completo do assunto, consulte ao livro de Lowrison (1974) e Prasher (1987).
Os principais fatores a serem considerados na seleção de equipamentos para britagem e moagem são
O tamanho do particulado;
A relação de redução de tamanho;
A distribuição de tamanho de partículas necessárias do produto;
A taxa de transferência;
As propriedades do material: dureza, abrasividade, aderência, a densidade, toxicidade, inflamabilidade;
Se a moagem é permitido.
As guias de seleção dada por Lowrison (1974) e Marshall (1974), que são reproduzidos nas Tabelas 10,13 e 10,14, podem ser usadas para fazer uma seleção preliminar com base no tamanho de partícula e dureza do material. Descrições da maioria dos equipamentos pode ser encontrada na literatura, ver Perry et al. (1997), Hiorns (1970), e Lowrison (1974). O equipamento mais comumente utilizado para redução do tamanho grosseiro são as britadeiras e trituradores rotativos; e para moagem, moinhos de bolas ou suas variantes, seixo, moinhos de rolo, e tubo.
