Métodos de control de emisiones II
Páginas: 6 (1379 palabras)
Publicado: 5 de septiembre de 2013
Tema 10 Métodos de control de
emisiones II
10.1 Control de emisión de partículas primarias:
10.1.1 Colectores de pared
10.1.2 Colectores por división
CA: Tema 10
1
10.1 Control de emisión de partículas primarias
De dos tipos:
Arrastrar las partículas hacia una
pared, donde son recogidas
Colectores de pared:
1- Sedimentadores por gravedad
2- Separadores centrífugos
3-Precipitadores electrostáticos
CA: Tema 10
Dividir el flujo total en flujos
más pequeños
Divisores:
1- Filtros de superficie
2- Filtros de
profundidad
3- Lavadores de
partículas (scrubbers)
2
10.1.1 Colectores de pared
Sedimentadores por gravedad
Se basan en hacer pasar el aire a través de una cámara de gran
capacidad en donde la velocidad de flujo es pequeña y uniforme. Laspartículas caen por la fuerza de gravedad a la pared inferior
Flujo entrada
vx
Flujo salida
vt
Dos posibilidades
de flujo en bloque
de flujo con mezcla
total
CA: Tema 10
3
Asunciones comunes a los dos modelos (flujo en bloque y flujo
de mezclado total):
la velocidad horizontal Vx de las partículas es la misma en
cualquier posición de la cámara (uniforme)particulas son de mismo tamaño (homogéneas) de modo que
caen en todo el volumen de la cámara a su velocidad terminal Vt
y repartidas uniformemente a la entrada de la cámara,
particulas depositadas no se vuelven a arrastrar.
CA: Tema 10
4
Flujo en bloque: no hay mezclado vertical
vx
H
z
y
partícula
“escapada”
vt
Caso h
límite 0
W
x
L
partícula
“controlada”Fracción de partículas “controladas”: Rb = h0/H = Vt L / (Vx H)
Si se cumple la ley de Stokes:
L gd 2 ρ
Rb =
H 18ηVx
CA: Tema 10
5
Flujo con mezcla total:
Hay un gradiente de concentración en la dirección horizontal (con mezcla
total en la dirección vertical)
V = dx/dt
x
dx
Vx
Vx
..
.
dc = -c × f
Por integración:
Fracción de
partículas captadas
en dx
f = dz/H= Vt dx /( Vx H)
y por tanto Rm= 1 – exp(-Vt L/(Vx H)) = 1 – exp(-Rb)
CA: Tema 10
6
Comparación de flujo en bloque y con mezcla vertical
Eficiencia* en la colección de partículas:
d/µ
Rb
1
0.0303 0.0298
30
0.273
0.239
50
0.76
0.53
57.45
1.00
0.63
80
-
0.86
100
-
0.95
120
-
0.99
Eficiencia = fracción de partículascaptadas
0.0003 0.0003
10
*
Rm
Más eficiente para
flujo en bloque
Diámetro de corte: diámetro para el
que la eficiencia vale 0.5 (50% de las
partículas estan captadas).
CA: Tema 10
7
Separadores centrífugos
Aprovechan la existencia de una fuerza centrífuga para arrastrar las
partículas hacia una pared. Por ello son más eficientes que los separadores
por simple gravedadFuerza centrífuga:
vc
vtc
r
vtg
Fc = m vc2/r
= π/6 d3 ρpvc2/r
La eficiencia del separador vendrá dada por la velocidad
terminal de la partícula en dirección hacia la pared
CA: Tema 10
8
Para determinar la velocidad terminal igualamos fuerza de arrastre
(Stokes) a fuerza centrífuga, procedimiento análogo al llevado en la
determinación de la velocidad de sedimentación departículas en aire
(Tema 6):
vc
Fs
Fc = m vc2/r
Ley de Stokes: Fs = 3 π η d vr
Velocidad terminal: vt = d2 ρp vc2 /(18 η r)
Ejemplo 10.1: Calcular la velocidad terminal de una partícula de
diámetro 1 µ en un separador centrífugo con vc = 18 m/s. (Datos:
viscosidad del aire a 20 oC, 1.8×10-2 cP; densidad de las partículas, 2
g cm-3)
CA: Tema 10
9
D0
El ciclón es el tipode separador
centrífugo más usado
De
Wi
H
El cálculo de la eficiencia de un
ciclón es análogo al de un
separador por gravedad con sólo
tener en cuenta las siguientes
equivalencias:
Gravedad
H
L
Vx
X
Centrífugo
Wi
N π D0
Vc
Número de vueltas alrededor del eje. Normalmente N=5
CA: Tema 10
10
Eficiencia de un ciclón:
Flujo en bloque: Rb = Vt n π D0/ Wi Vc...
emisiones II
10.1 Control de emisión de partículas primarias:
10.1.1 Colectores de pared
10.1.2 Colectores por división
CA: Tema 10
1
10.1 Control de emisión de partículas primarias
De dos tipos:
Arrastrar las partículas hacia una
pared, donde son recogidas
Colectores de pared:
1- Sedimentadores por gravedad
2- Separadores centrífugos
3-Precipitadores electrostáticos
CA: Tema 10
Dividir el flujo total en flujos
más pequeños
Divisores:
1- Filtros de superficie
2- Filtros de
profundidad
3- Lavadores de
partículas (scrubbers)
2
10.1.1 Colectores de pared
Sedimentadores por gravedad
Se basan en hacer pasar el aire a través de una cámara de gran
capacidad en donde la velocidad de flujo es pequeña y uniforme. Laspartículas caen por la fuerza de gravedad a la pared inferior
Flujo entrada
vx
Flujo salida
vt
Dos posibilidades
de flujo en bloque
de flujo con mezcla
total
CA: Tema 10
3
Asunciones comunes a los dos modelos (flujo en bloque y flujo
de mezclado total):
la velocidad horizontal Vx de las partículas es la misma en
cualquier posición de la cámara (uniforme)particulas son de mismo tamaño (homogéneas) de modo que
caen en todo el volumen de la cámara a su velocidad terminal Vt
y repartidas uniformemente a la entrada de la cámara,
particulas depositadas no se vuelven a arrastrar.
CA: Tema 10
4
Flujo en bloque: no hay mezclado vertical
vx
H
z
y
partícula
“escapada”
vt
Caso h
límite 0
W
x
L
partícula
“controlada”Fracción de partículas “controladas”: Rb = h0/H = Vt L / (Vx H)
Si se cumple la ley de Stokes:
L gd 2 ρ
Rb =
H 18ηVx
CA: Tema 10
5
Flujo con mezcla total:
Hay un gradiente de concentración en la dirección horizontal (con mezcla
total en la dirección vertical)
V = dx/dt
x
dx
Vx
Vx
..
.
dc = -c × f
Por integración:
Fracción de
partículas captadas
en dx
f = dz/H= Vt dx /( Vx H)
y por tanto Rm= 1 – exp(-Vt L/(Vx H)) = 1 – exp(-Rb)
CA: Tema 10
6
Comparación de flujo en bloque y con mezcla vertical
Eficiencia* en la colección de partículas:
d/µ
Rb
1
0.0303 0.0298
30
0.273
0.239
50
0.76
0.53
57.45
1.00
0.63
80
-
0.86
100
-
0.95
120
-
0.99
Eficiencia = fracción de partículascaptadas
0.0003 0.0003
10
*
Rm
Más eficiente para
flujo en bloque
Diámetro de corte: diámetro para el
que la eficiencia vale 0.5 (50% de las
partículas estan captadas).
CA: Tema 10
7
Separadores centrífugos
Aprovechan la existencia de una fuerza centrífuga para arrastrar las
partículas hacia una pared. Por ello son más eficientes que los separadores
por simple gravedadFuerza centrífuga:
vc
vtc
r
vtg
Fc = m vc2/r
= π/6 d3 ρpvc2/r
La eficiencia del separador vendrá dada por la velocidad
terminal de la partícula en dirección hacia la pared
CA: Tema 10
8
Para determinar la velocidad terminal igualamos fuerza de arrastre
(Stokes) a fuerza centrífuga, procedimiento análogo al llevado en la
determinación de la velocidad de sedimentación departículas en aire
(Tema 6):
vc
Fs
Fc = m vc2/r
Ley de Stokes: Fs = 3 π η d vr
Velocidad terminal: vt = d2 ρp vc2 /(18 η r)
Ejemplo 10.1: Calcular la velocidad terminal de una partícula de
diámetro 1 µ en un separador centrífugo con vc = 18 m/s. (Datos:
viscosidad del aire a 20 oC, 1.8×10-2 cP; densidad de las partículas, 2
g cm-3)
CA: Tema 10
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D0
El ciclón es el tipode separador
centrífugo más usado
De
Wi
H
El cálculo de la eficiencia de un
ciclón es análogo al de un
separador por gravedad con sólo
tener en cuenta las siguientes
equivalencias:
Gravedad
H
L
Vx
X
Centrífugo
Wi
N π D0
Vc
Número de vueltas alrededor del eje. Normalmente N=5
CA: Tema 10
10
Eficiencia de un ciclón:
Flujo en bloque: Rb = Vt n π D0/ Wi Vc...
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