Descrição

Ciclone de fluxo reverso com entrada tangencial retangular, para separação gás–sólido. O gás descreve um vórtice externo descendente ao longo do cilindro e do cone e sai pelo tubo de saída em um vórtice interno ascendente; as partículas migram para a parede sob ação da força centrífuga e são descarregadas pela saída de pó.

Métodos de cálculo

• Dimensionar: diâmetro do corpo, número de ciclones em paralelo, dimensões principais, perda de pressão e potência do soprador necessários para atingir uma eficiência global de coleta alvo, para vazão de gás, concentração de pó e tamanho mediano de partícula dados.
• Verificar um ciclone: eficiência global de coleta, diâmetro de corte, perda de pressão e curva de eficiência granulométrica de um ciclone de diâmetro conhecido.

Geometrias padrão

a, b: altura e largura da entrada; De, S: diâmetro e comprimento do tubo de saída; h: altura do cilindro; H: altura total; B: diâmetro da saída de pó. Outras proporções podem ser informadas em Proporções personalizadas.

Modelo

Método de Muschelknautz (VDI Heat Atlas, L3.4), que considera o atrito nas paredes, o fluxo secundário junto ao teto e a carga de sólidos. Acima da razão de carga crítica $\mu_{lim}$, o excesso de sólidos separa-se na parede logo após a entrada; o restante é classificado no vórtice interno:

$\eta = \left(1 - \frac{Q_{sec}}{Q}\right)\left[\eta_w + \frac{\mu_{lim}}{\mu_e}\,\eta_v\right] + \frac{Q_{sec}}{Q}\,\eta_{sec} \qquad d_{50} = \sqrt{\frac{18 \mu (Q - Q_{sec})}{2 \pi h_s (\rho_p - \rho) u_i^2}}$

em que $\mu_e$ é a razão de carga de sólidos (kg de pó por kg de gás), $\eta_w$ e $\eta_v$ as eficiências de separação na parede e no vórtice interno, $Q_{sec}$ o fluxo secundário, $h_s$ a altura da zona de separação abaixo do tubo de saída e $u_i$ a velocidade tangencial no seu raio. As paredes são consideradas hidraulicamente lisas. Todos os resultados intermediários constam dos passos do cálculo.

Critérios de projeto

• Velocidade de entrada entre 15 e 25 m/s e perda de pressão de até 3 kPa; ambos os limites podem ser alterados em Coeficientes de projeto.
• Propriedades padrão: ar a 20 °C e 1 atm, partículas de quartzo (2650 kg/m³).
• Os resultados são previsões de modelo; o projeto final deve ser confirmado com dados do fabricante ou ensaios.