Otimização de hidrociclones para separação de rocha fosfática via CFD

Autores

  • Felipe Orlando da Costa Universidade Federal de Lavras https://orcid.org/0000-0002-1973-8350
  • Felipe Leonardo Barcelos Mateus Universidade Federal de Lavras
  • Irineu Petri Júnior Universidade Federal de Lavras

DOI:

https://doi.org/10.18540/jcecvl7iss3pp12779-01-11e

Palavras-chave:

vortex finder, air core, eficiência global

Resumo

Hidrociclones são equipamentos utilizados para a separação de sólido-líquido e líquido-líquido, através do fluxo centrífugo. A rocha fosfática é uma matéria-prima essencial para as indústrias de fertilizantes fosfatados, sendo que uma das etapas do beneficiamento desse minério é a concentração desse material utilizando os hidrociclones, devido a sua robustez e baixo custo de operação. Este trabalho utilizou da fluidodinâmica computacional para estudar modelos multifásicos para representar o escoamento multifásico do hidrociclone e possíveis modificações na geometria deste equipamento para otimizá-lo. Três modelos multifásicos foram estudados: Euleriano-Lagrangiano, Euleriano-Euleriano, e Modelo Mixture. Para otimizar o processo de separação e reduzir custos operacionais, foram propostas 11 modificações na geometria do HC11, denominadas B1, B2, B3, C1, C2, C3, D1, D2, E1, E2 e E3, sendo as 8 primeiras mudanças no vortex finder e as 3 últimas a adição de uma parede na região de formação do air core. A geometria e a malha foram geradas no software GAMBIT® e a simulação foi realizado no software FLUENT® 19.2. Para comparar a eficiência dos modelos multifásicos foram utilizadas as eficiências individuais e globais de coleta e valores experimentais da literatura. O modelo Mixture apresentou o menor erro relativo, e foi utilizado nas simulações seguintes. Os parâmetros avaliados para medir a otimização do HC11 foram a queda de pressão (?P), a razão de líquido (RL) e a eficiência global (?). Os resultados foram comparados com o valor encontrado nas simulações do HC11 para avaliar a otimização. Verificou-se que as modificações B2. B3 e D1 melhoraram todos os parâmetros avaliados, otimizando o processo de separação e reduzindo os custos de energéticos envolvidos na operação.

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Publicado

2021-08-13

Como Citar

da Costa, F. O., Mateus, F. L. B., & Petri Júnior, I. (2021). Otimização de hidrociclones para separação de rocha fosfática via CFD. The Journal of Engineering and Exact Sciences, 7(3), 12779–01. https://doi.org/10.18540/jcecvl7iss3pp12779-01-11e

Edição

Seção

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