Predicción y mediciones de las distribuciones de presión y velocidad en

filtros cerámicos rígidos cilíndricos y cónicos*

Alumno Paulo ArriagadaProfesor Humberto PalzaAuxiliar Jorge Sánchez

IQ4304 – Operaciones Sólido Fluido

*Prediction and measurements of the pressure and velocity distributionsin cylindrical and tapered rigid ceramic filters - T.G. Chuaha, C.J. Withers, J.P.K. Seville - Separation and Purification Technology – Science Direct. - 2004

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.

Filtros Cerámicos Rígidos

Filtros Cerámicos Rígidos

Figura 1: Ilustración de filtro cerámico tipo “candela”.

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.

Objetivos

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:

Método experimental

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 Se utiliza la siguiente ecuación:

Modelado

Modelo del filtro

Figura 2: Esquema del flujo en la dirección de filtración

Resultados

Gráfico 1: Diferencia de presión en filtración en filtro cilíndrico.

Resultados

Gráfico 2: Diferencia de presión en filtración en filtro cónico.

Resultados

Gráfico 3: Diferencia de presión en flujo inverso en filtro cilíndrico.

Resultados

Gráfico 4: Diferencia de presión en flujo inverso en filtro cónico.

Resultados

Gráfico 5: Velocidad axial en flujo inverso en filtro cilíndrico.

Resultados

Gráfico 6: Velocidad axial en flujo inverso en filtro cónico.

Resultados

Figura 3: Arrastre de gas circundante en la entrada del filtro.

Resultados

Gráfico 7: Variación de la diferencia de presión al aumentar el coeficiente de fricción.

Resultados

Gráfico 8: Variación del momentum al aumentar el coeficiente de fricción.

Resultados

Gráfico 4: Variación de la fricción al aumentar el coeficiente de fricción.

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.

Conclusiones

¿Preguntas?Gracias por la atención