Aparato experimental

Foram realizados testes experimentais preliminares em um lavador Venturi de seção retangular que se apresentava disponível no laboratório de Engenharia Química da Universidade Federal de São Carlos. O lavador todo era construído em módulos de acrílico para tornar possível a inserção de outros módulos ou seções de testes. A Tabela 3.1 mostra as dimensões principais do lavador Venturi.

A injeção de líquido na garganta do lavador Venturi foi efetuada por uma bomba helicoidal tipo MS.

A corrente de ar foi gerada por um soprador radial da marca Ibram modelo CRE-05,

com pressão de 6280 mmca e vazão máxima de 8,2 m3/min. A vazão de ar foi medida

utilizando um tubo Pitot acoplado a um micromanometro digital modelo FCO 14, sendo que as vazões de ar foram ajustadas e mantidas constantes durante os testes.

Tabela 3.1- Dimensões da geometria do lavador Venturi

Grandeza Valor

Altura 35 mm

Largura na entrada e saída 64 mm

Largura da garganta 24 mm

Comprimento da seção convergente 99 mm

Comprimento da garganta 60, 120 e 180 mm

Comprimento da seção divergente 280 mm

Meio ângulo convergente 11,40

Meio ângulo divergente 4,10

O lavador operava horizontalmente e com injeção de líquido através de 1 a 5 orifícios de aproximadamente 1mm de diâmetro distribuídos na garganta do Venturi, os quais estão detalhados na Figura 3.1. Originalmente os orifícios foram feitos no próprio acrílico com diâmetro de 1mm, no entanto com o passar do tempo e inúmeros testes com injeção de líquido em alta velocidade podem ter ocasionado o aumento desse diâmetro. Estes orifícios

podiam ser utilizados individualmente ou simultaneamente. Os números de orifícios e configuração adotados nos testes podem ser vistos na Tabela 3.2.

A vazão de líquido injetada no equipamento era controlada por um rotâmetro da marca Key Instruments com escala de vazão na faixa de 100 a 1500 mL/min. O líquido era conduzido até os orifícios através de mangueiras flexíveis de silicone. Quando se desejava diminuir o número de orifícios em funcionamento eram colocados estranguladores para obstruir a entrada de líquido pelos orifícios que não estavam em funcionamento.

Figura 3.1- Vista esquemática da posição dos orifícios. Tabela 3.2 – Configurações de orifícios utilizadas nos testes.

Número de orifícios ativos Orifícios em funcionamento

1 1

3 1, 2 e 3 – Modo 1

1, 4 e 5 – Modo 2

5 1 a 5

Os testes preliminares de medidas de tamanho de gotas foram realizados variando-se o número de orifícios de 1 a 5, a velocidade de gás na garganta, a vazão total de líquido e o

comprimento da garganta. A razão L/G ficou entre 0,1 e 0,26 L/m3, sendo que as velocidades

do gás na garganta foram de 59; 64 e 69 m/s e a vazão total de líquido injetada na garganta do lavador Venturi de 300, 600 e 900 mL/min. Também foram variados os comprimentos de garganta (60, 120 e 180 mm).

Os testes preliminares tiveram por objetivo avaliar as condições de operação relevantes e também adquirir familiaridade com o processo e princípios de operação do equipamento.

Posteriormente foi construído outro lavador Venturi com dimensões e número de injeção de líquido diferente e também com os orifícios de injeção feitos em latão, para evitar possíveis desgastes e variações do diâmetro de injeção com o uso contínuo do lavador.

3.1.2. Novo Lavador Venturi

As dimensões do novo lavador podem ser vistas na Tabela 3.3 e na Figura 3.2.

Tabela 3.3- Dimensões da geometria do lavador Venturi

Grandeza Valor

Altura 40 mm

Largura na entrada e saída 75 mm

Largura da garganta 27 mm

Comprimento da seção convergente 130 mm Comprimentos de garganta 60, 120 e 180 mm Comprimento da seção divergente 340 mm

Meio ângulo convergente 10,50

Meio ângulo divergente 4,00

Figura 3.2 – Esquema do lavador Venturi com o comprimento total de garganta.

O lavador também foi construído em módulos, de modo a tornar possível a inserção de outras peças ou seção de testes. Os módulos eram fixados uns aos outros através de parafusos situados nos flanges de cada peça e cola de silicone. Para tornar possível o aumento do comprimento da garganta foram construídos dois módulos com tamanhos de 60 e 120 mm

quando acoplados juntamente resultavam no maior comprimento de garganta (180 mm). A Figura 3.3 mostra os diferentes tamanhos de gargantas utilizados nas medidas experimentais.

Figura 3.3 – Diferentes tamanhos de garganta.

O módulo de injeção de líquido possuía quatro orifícios, um em cada parede da garganta. O número de orifícios para injeção do líquido também foi variado para os diferentes testes realizados. Quando se desejava diminuir o número de orifícios em funcionamento eram colocados estranguladores para obstruir a entrada de líquido pelos orifícios que não estavam em funcionamento. As configurações de injeção do líquido podem ser vistas na Figura 3.4 e Tabela 3.4.

Tabela 3.4: Configurações de injeção do líquido

Números de orifícios ativos Orifícios em funcionamento

1 1

2 1 e 3 - Modo 1

2 e 4 - Modo 2

3 1, 2 e 3

4 1 a 4

Para a injeção do líquido no equipamento foi utilizada uma bomba helicoidal modelo MS. A água era mantida em um tanque e a vazão total de injeção era medida através de um rotâmetro da marca Key Instruments com capacidade de medir vazões na faixa de 100 a 1500 mL/min.

A vazão de ar era gerada por um soprador da marca Ibram, modelo CRE05, com

pressão de 6280 mmca e vazão máxima de 8,2 m3/min. O ar era captado diretamente do

ambiente do laboratório por este soprador. A vazão de ar efetivamente injetada no equipamento era ajustada por uma válvula posicionada na saída do soprador. A vazão de ar

era medida com um tubo de Pitot acoplado a um micromanometro digital da marca Furness

Controls, modelo FCO-012.

Na saída do lavador Venturi estava acoplado um ciclone que possibilitava a separação do líquido do gás. O ciclone de entrada tangencial e fluxo reverso acoplado ao final do lavador possuíam diâmetro igual a 66 cm.