Alumno Paulo Arriagada Profesor Humberto Palza Auxiliar Jorge Sánchez IQ4304 – Operaciones Sólido Fluido *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

 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”.

 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.

 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:

 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:

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.

 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.

 ¿Preguntas?