MODELAGEM COMPUTACIONAL DA FORMAÇÃO DE TORTA DE FILTRAÇÃO EM FILTROS DE MANGA
Nome: HÓLIVER ZAMBON ZANETE
Data de publicação: 25/10/2024
Banca:
Nome |
Papel |
|---|---|
| LEANDRO MAROCHIO FERNANDES | Examinador Externo |
| RAFAEL SARTIM | Examinador Interno |
| RENATO DO NASCIMENTO SIQUEIRA | Presidente |
| SANDRA MARA SANTANA ROCHA | Coorientador |
Resumo: A crescente preocupação com os impactos da poluição atmosférica no meio ambiente tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias eficientes para o controle de emissões de particulados. Entre essas tecnologias, os filtros de mangas se destacam como dispositivos eficazes na remoção de partículas de correntes gasosas. Esses filtros consistem em um conjunto de mangas filtrantes, geralmente feitas de tecido ou feltro, que retêm as partículas sólidas enquanto o ar limpo passa através do meio filtrante.
À medida que as partículas se depositam na superfície do meio filtrante, formam uma camada conhecida como torta de filtração. Esta torta aumenta a resistência ao fluxo de ar, aumentando a queda de pressão no sistema.
Neste contexto, a compreensão detalhada da formação da torta é essencial para o projeto e a otimização de filtros de mangas.
Neste trabalho, foi proposta a implementação de uma sub-rotina baseada em CFD (Dinâmica dos Fluidos Computacional) para prever a formação da torta de filtração em filtros de mangas. A equação de Darcy foi modificada para incorporar os efeitos da deposição de partículas na superfície do meio filtrante sobre sua permeabilidade.
A sub-rotina desenvolvida foi validada com base em dados experimentais disponíveis na literatura e posteriormente aplicada a um filtro de mangas real. Três diferentes velocidades superficiais de filtração (5, 10 e 15 cm/s) foram avaliadas. Inicialmente, as simulações foram conduzidas em condições de escoamento monofásico (sem injeção de partículas), permitindo a análise da fluidodinâmica no início do processo de filtração. As maiores velocidades de filtração resultaram em maior perda de carga. Além disso, o efeito da equação da energia na distribuição do fluxo ao longo da superfície do filtro foi observado.
Após a convergência das simulações monofásicas, partículas com diâmetro de 5,7 $\mu{m}$ e densidade de 2,79 $g/cm^3$ foram injetadas a uma taxa de 0,00127 $kg/s$ durante 250 segundos. Os resultados indicaram que a formação da torta redistribuiu o fluxo de ar através das mangas, promovendo a uniformização do escoamento ao longo da seção do elemento filtrante. Foi constatado que o preenchimento da câmara de filtração altera o perfil de queda de pressão no início da filtração e que, após a estabilização da taxa de deposição de partículas, o incremento na perda de carga passa a apresentar um comportamento linear. A identificação de zonas preferenciais de formação da torta pode contribuir significativamente para a otimização dos projetos de filtros de mangas.
Palavras-chave: Filtros de mangas; Torta de filtração; Dinâmica dos Fluidos Computacional.
