Evaluation of perforated plates for flow distribuition in Eletrostatic Precipitators with computational fluid dinamics / Avaliação do uso de placas perfuradas para distribuição de fluxo em precipitadores eletrostáticos, utilizando a dinâmica dos fluidos computacional

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

O precipitador eletrostático é um equipamento utilizado para redução da concentração de material particulado em gases industriais emitidos para a atmosfera. Para uma remoção eficiente das partículas, é reconhecida a necessidade de uma distribuição de velocidades uniforme na zona de tratamento do equipamento. Esta distribuição uniforme é obtida pela utilização de placas perfuradas no interior de seu difusor de entrada. Observa-se que o posicionamento, a porosidade e do tamanho dos orifícios destas placas influencia significativamente no resultado final de uniformidade de fluxo e perda de carga do conjunto; Utilizando-se Fluidodinâmica Computacional, foram avaliados diversos tipos de arranjo de placas, que variavam quanto à posição, porosidade e tamanho dos orifícios. Os modelos computacionais criados em duas e três dimensões apresentam geometria semelhante a modelos físicos encontrados na literatura porém, com tamanhos de orifícios variados. Para os testes em 2D porosidades 0,50, 0,40 e 0,58 foram testadas, enquanto que para os testes em 3D, somente a porosidade de 0,5 foi utilizada. Os testes foram validados através da comparação dos resultados das simulações com aqueles obtidos em modelos físicos e publicados na literatura; Nos testes realizados em 2D, o melhor resultado de distribuição de fluxo dentre as geometrias estudadas, foi obtido pelo arranjo 16 (com a placa menor localizada uma posição após o início do difusor e a maior, uma posição antes do final do difusor), com ambas as placas de porosidade b = 0,50 e com os furos de tamanho 0,006 m; Além dos modelos com duas placas perfuradas no funil de entrada, também foram realizados testes em 2D com a adição de uma placa perfurada no final da zona de tratamento do PE. Em geral, esta adição trouxe melhorias na distribuição de fluxo, sobretudo para os arranjos que apresentavam distribuição deficiente com apenas duas placas; Nos modelos computacionais em 3D, os arranjos que produziram melhor distribuição de fluxo foram o 06 e 05 (placa maior fixa no final do difusor e placa menor nas posições próximas ao início do difusor), para o teste com um quarto da geometria completa (considerando eixo de simetria) e teste com a geometria completa, respectivamente; Observou-se claramente que, tanto em modelos físicos já publicados quanto nos modelos computacionais desenvolvidos no presente trabalho, de acordo com o posicionamento das placas, pode ser feita uma divisão dos resultados de uniformidade de fluxo e perda de carga em três regimes distintos. No Regime 1, quando as duas placas estão mais próximas uma da outra, no final do difusor, a perda de carga é mínima e a uniformidade de fluxo não é satisfatória. No Regime 2, quando as duas placas estão mais afastadas, a perda de carga oferecida pelo arranjo é maior e perfis mais uniformes são obtidos na saída do difusor. E finalmente o Regime 3, quando uma placa está no início e outra no final do difusor, que apresenta a maior perda de carga entre os três regimes, porém este aumento não representa ganho em uniformidade; Esta divisão em regimes é observada sistematicamente, independente da porosidade das placas utilizadas e da realização em geometrias 2D ou 3D. Pode-se dizer também que nem sempre o maior valor de perda de carga significa a melhor distribuição de gases;

ASSUNTO(S)

placas perfuradas diffusers engenharias controle de poluição precipitadores eletrostáticos cfd perforated plates desenvolvimento e otimização de processos industriais dinâmica dos fluidos difusores electrostatic precipitators cfd fluidodinâmica computacional

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