Os lavadores eram posicionados sempre verticalmente, de modo que o gás e o líquido escoavam de cima para baixo. A Figura 3.9 mostra um esquema do circuito utilizado. Os fluidos utilizados em todos os experimentos foram o ar seco e a água. Como não foram realizados ensaios de eficiência de coleta, mas apenas ensaios relativos a hidrodinâmica, não foi injetado pó no equipamento.
Figura 3.9 – Representação esquemática do circuito para experimentos realizados com os lavadores Venturi.
A vazão de ar era proveniente de dois sopradores, um para cada lavador. Para o menor lavador foi utilizado um soprador da marca Ibram, modelo CR-09 com vazão máxima de 7,5 m3/min, já para o maior lavador foi utilizado um soprador da marca Elam, modelo CRE-06 com vazão máxima de 23 m3/min. A vazão de ar efetivamente injetada no equipamento era ajustada pelas válvulas V1 e V4 posicionadas na saída do soprador. Em média, entretanto, a pressão e a temperatura do ar, na tubulação, antes da entrada no equipamento, eram, respectivamente, em torno de 1,10 atm e 33ºC (para o lavador de menor dimensão) e de 1,20 atm e 42ºC (para o lavador de maior dimensão). A temperatura do ar na tubulação era superior a temperatura do ar externo porque o ar ganhava temperatura ao circular pelos tubos, tanto por troca de calor quanto por atrito com a tubulação, soprador. Seguindo pela tubulação, a velocidade do ar era medida com um tubo de Pitot de 1/8 – 6 polegadas de comprimento da marca Dwyer Instruments acoplado a um micromanômetro digital da marca KIMO, modelo 200 G e a pressão pelo manômetro de Bourdon da Wärme, modelo 1.WS.1420 com escala de 0 a 4 atm, onde essas medidas eram realizadas longe de quaisquer obstáculos como curvas ou válvulas.
A pressão no início da garganta era medida por um manômetro digital MD 200 D, que media 1,05 atm para o menor lavador e 1,10 atm para o maior lavador, e ajustada pelas válvulas V1 e V4.
Após o ajuste da velocidade do ar e da pressão na garganta, o líquido era injetado na garganta do equipamento. Para injeção foram utilizadas duas bombas helicoidais,
onde uma tinha potência de 0,5 CV e outra de 1 CV. A água utilizada provinha da torneira e era mantida em um tanque e a vazão total de injeção era medida através de três rotâmetros, que poderiam ser trocados de acordo com a vazão de líquido utilizada. Após a passagem da água pelos rotâmetros, o líquido era conduzido até uma peça de distribuição, que através de mangueiras flexíveis, era destinado até a peça de injeção. O módulo de injeção de líquido possuía seis orifícios de 1 mm de diâmetro localizados a 12 mm (para o lavador menor) e 20 mm (para o lavador maior) após o final da seção convergente e igualmente espaçados em volta da circunferência, como mostra a Figura 3.10.
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 eram de 3 ou 6 orifícios em funcionamento no lavador de maior dimensão e 1, 3 ou 6 orifícios em funcionamento no lavador de menor dimensão. Essa diferença entre os dois lavadores foi com objetivo de reduzir o número de experimentos, como mostrado no item 3.3. Mais tarde, foi preciso realizar os experimentos nas 3 configurações, a fim de analisar um comportamento diferente entre as configurações, que ocorria mesmo com as penetrações de jato iguais, por isso no lavador de menor dimensão foram realizados ensaios nas 3 configurações e não em apenas 2 como no lavador de maior dimensão.
No final da garganta, havia uma peça especial por onde o filme aderido à parede do equipamento era extraído. O líquido, que estava na forma de gotas, era arrastado pelo gás até o final do equipamento, sendo conduzido para um ciclone, acoplado na saída do lavador, que possibilitava a separação do líquido do gás. Deste modo, após a operação de separação do ar e da água efetuada no ciclone comum, a água era descartada, devido ao ciclone está enferrujado, mas a água de coleta do filme era reaproveitada, voltando para o tanque. Assim, a água era utilizada durante todo dia. A temperatura da água era aproxidadamente 25ºC.
Figura 3.10 – Vista de cima da peça de injeção de líquido do lavador. Dimensões em mm.
No decorrer da realização dos experimentos, observou-se que ao injetar líquido na garganta, a velocidade do gás diminuía. No lavador de maior dimensão, a velocidade e pressão na garganta eram corrigidas nas válvulas V1 e V4 após a injeção de líquido. Já no lavador de menor dimensão, não foi possível fazer o mesmo que o lavador maior, pois não era possível este ajuste com as válvulas. Então, a fração de penetração do jato era corrigida para cada condição experimental pela Equação 3.4. Em alguns casos, a penetração máxima do jato ultrapassou o intervalo determinado inicialmente (0,05 a 0,85). A redução da velocidade ocorreu devido a quanto mais líquido era injetado na garganta, a área da seção transversal desta era reduzida, como mostra a Equação 3.5, a vazão de gás era proporcional à área. Se a área da passagem do gás era minimizada, a vazão de gás também diminuia.
Anel de Borracha
A V
Qg = g (3.5)
onde Qg é a vazão de gás, Vg a velocidade do gás e A a área de seção transversal da garganta.
A Figura 3.11 mostra a trajetória do jato líquido de acordo com a fração de penetração do jato utilizada. Outro fenômeno observado durante os experimentos, é que para as frações de penetração excessiva, onde o jato ultrapassa a metade da distância de uma parede de injeção a parede oposta, como mostra a Figura 3.11.c, nas configurações de 3 e 6 orifícios de injeção em funcionamento, a penetração excessiva não ultrapassava esta distância.
Figura 3.11 – Trajetória dos jatos de acordo com as frações de penetração do jato. (a) lmáx/2R0=0,05 a 0,25; (b) lmáx/2R0=0,35 a 0,45; (c) lmáx/2R0=0,65 a 0,85 (modificado de Guntheroth, 1966).
Como nestas configurações de injeção há mais líquido no interior da garganta, este líquido reduzia a área disponível para a passagem do ar e como o gás forçava para passar entre o líquido, ele passava entre os espaços dos orifícios de injeção, próximo a parede,
ocorreu com a configuração de 1 orifício de injeção, que sua penetração excessiva direciona- se a parede oposta, pois há um maior espaço disponível para a passagem do gás, sem alterar a trajetória do jato.