IQ4304 – Operaciones Sólido Fluido
Alumno
Profesor
Auxiliar
Paulo Arriagada
Humberto Palza
Jorge Sánchez
*Prediction and measurements of the pressure and velocity distributions
in cylindrical and tapered rigid ceramic filters - T.G. Chuaha, C.J. Withers,
J.P.K. Seville - Separation and Purification Technology – Science Direct. 2004
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Es un aparato de filtración para remover
partículas desde gases a alta temperatura.
En los filtros rígidos la separación se realiza
mediante un efecto barrera.
El mecanismo de separación se basa en la
formación de una torta de material en la
superficie del filtro.
Eficiencias de retención muy altas, mayores
del 99%.
El material constituyente de los filtros es de
tipo poroso.
Figura 1: Ilustración de filtro cerámico tipo
“candela”.
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Estudiar el flujo de gas en los modos de
filtración y de flujo reverso.
Con ello, es posible mejorar la eficiencia de
limpieza del filtro.
Así, es útil investigar la caída de presión,
pues da una idea sobre cómo la torta del
filtro fue formada en la superficie.
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Filtros cilíndrico y cónico.
Se realizan agujeros a lo largo del tubo, cada
cierta distancia, para insertar un tubo Pitot.
El flujo volumétrico y la velocidad de flujo se
calculan según:
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Supuestos:
◦ Presión externa constante
◦ La velocidad local es proporcional a la caída de
presión local
◦ El medio es uniforme a lo largo del tubo
◦ La pérdida de presión axial se debe solo a cambios
en el momentum del gas y a la fricción con la pared
◦ Gas incompresible
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Se utiliza la siguiente ecuación:
Figura 2: Esquema del flujo en la dirección de filtración
Gráfico 1: Diferencia de presión en filtración en filtro
cilíndrico.
Gráfico 2: Diferencia de presión en filtración en filtro cónico.
Gráfico 3: Diferencia de presión en flujo inverso en filtro
cilíndrico.
Gráfico 4: Diferencia de presión en flujo inverso en filtro
cónico.
Gráfico 5: Velocidad axial en flujo inverso en filtro cilíndrico.
Gráfico 6: Velocidad axial en flujo inverso en filtro cónico.
Figura 3: Arrastre de gas circundante en la entrada del filtro.
Gráfico 7: Variación de la diferencia de presión al aumentar el
coeficiente de fricción.
Gráfico 8: Variación del momentum al aumentar el coeficiente
de fricción.
Gráfico 4: Variación de la fricción al aumentar el coeficiente
de fricción.
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Un modelo unidimensional es bastante adecuado
para predecir la distribución de la diferencia de
presión.
En general, la simulación subestima la diferencia
de presión en la filtración.
El término de fricción en el modelo tiene una
fuerte influencia en la simulación del flujo
inverso.
La desigual diferencia de presión puede ser
reducida usando un filtro cónico.
Los cálculos muestran una buena aproximación
con los datos experimentales.
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