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Publicada porSalvador Gutiérrez Rivero Modificado hace 8 años
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1 Diseño de un clasificador de nanopartículas (DMA) a gran escala Alfredo Azabal Agudo
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22 ÍNDICE Introducción Antecedentes Motivación Objetivo Fases del proyecto Estudio de DMAs existentes Diseño conceptual Diseño fluido-dinámico Diseño mecánico Elaboración de planos
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33 Introducción ¿Qué es un DMA? Movilidad eléctrica Movilidad crítica Resolución
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44 Antecedentes DMAs en el mercado Cilíndrico Radial Rectangular (RAMEM S.A.) Características DMAs actuales q ≤ 5L/min ( 1-2L/min) Q ≤ 30L/min ( 10-20L/min) V ≤ 10kV R = 10 (d p > 10nm) d p = 3-100nm
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55 Motivación Con caudales de aerosol actuales (q = 1L/min) Nanomateriales: propiedades funcionales (mecánicas, ópticas, eléctricas y magnéticas) muy superiores a las de los materiales convencionales. Necesidad de tamaño de partícula bien definido. Tiempos de preparación de varios días. Inviable la producción masiva de nanomateriales. Con caudales de aerosol q = 100L/min Tiempos de preparación de horas.
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66 Objetivo del Proyecto (I) Diseño mecánico de un prototipo de DMA rectangular de las siguientes características q = 100L/min Q = 1000L/min R = 10 (d p < 5-50nm) V ≤ 35kV
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77 Instalación experimental para la generación de aerosoles monodispersos Objetivo del Proyecto (II)
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8 Equipo a diseñar Objetivo del Proyecto (III) Entrada sheathSalida sheathZona de clasificación Entrada aerosol Salida aerosol
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99 Fases del Proyecto (I) 1. Diseño Conceptual Definir las dimensiones de la zona de clasificación (ZC) q Q ΔzΔz ΔyΔy q Q ΔxΔx V z y x ss ss Q = 1000L/min q = 100L/min
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10 2. Diseño Fluidodinámico Identificar geometrías que cumplan Óptima transición de sección circular (tubería) a rectangular (ZC). Flujo unidireccional y uniforme del sheath y del aerosol a la entrada y a lo largo de la ZC. Flujo laminar y estacionario en la ZC. Resultados Gráficas de las componentes de velocidad. Fases del Proyecto (II)
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11 Entrada sheath Distribución cilindros Y X Z Q (Re=20000) Zona de trabajo Q (Re=2000) 630mm 550mm Q
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12 Entrada sheath Distribución óptima Diámetros: 100/200mm 14 ranuras circunferenciales espesor: 2.5mm Convergencia de 100mm F 0 =6% 45 mm 630mm 550mm 55 mm
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13 Filtro entrada y salida sheath L = 650 o = 175 i = 110
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14 Entrada sheath Resultados Y=0
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15 Salida sheath Dos tubos concéntricos, filtro y cambio de sección. Tubo interior: 14 ranuras de 20mm. Ventajas: Similar a entrada. Diámetro 200mm No debe perturbar zona de trabajo 630mm 430mm 100mm
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16 Salida sheath Resultados Z=10cm Z=35cm
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17 Entrada aerosol DMA Distribuidor gas Sheath Cilindros Convergencia Distribuidor 30º Ranura entrada Aerosol q Q
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18 Entrada aerosol Configuración óptima Cilindro interior Diámetro 40mm Ranuras circunferenciales 46 ranuras de 5mm F 0 =51% Cilindro exterior Diámetro 60mm Ranura 450x20mm q q 480mm
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19 Entrada aerosol Resultados z=0
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20 Salida aerosol Un solo tubo y cambio de sección Ventajas: Similar a entrada. Diámetro 60mm No debe perturbar zona de trabajo
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21 Salida aerosol Resultados Z=10cmZ=35cm
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22 Fases del Proyecto (III) 3. Diseño Mecánico: Estanqueidad (vacío 10 -5 mbar) Fácil de fabricar y ensamblar Ligero y poco voluminoso Buenas tolerancias en la ZC (1% s, 0.035mm) Uniones rígidas CUIDADO!! Salto eléctrico: Resistencia eléctrica aire: 15 KV/cm Si se supera: ARCO ELECTRICO Fases del Proyecto (III)
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23 Diseño mecánico Entrada sheath salida sheath Entrada aerosol salida aerosol HV feedthrough
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24 Entrada sheath ISO CF DN 100 ISO CF DN 200 ISO CF DN 200 L = 644 o = 230 i = 210 L = 665 o = 110 e= 1.5mm Ranuras entrada N = 14 = 2.5 mm centering ring (comercial) centering ring (comercial)
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25 Unión ISO-LF
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26 Salida sheath ISO CF DN 100 ISO CF DN 200 ISO CF DN 200 L = 644 o = 230 i = 210 L = 665 o = 110 e=1.5mm Ranuras salida N = 14 = 20 mm centering ring (comercial) centering ring (comercial)
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27 Entrada aerosol
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28 Entrada aerosol soldadura ISO LF DN 63 L = 524 o = 85 i = 70 L = 545 o = 50 ranuras N = 46 = 5 mm centering ring (comercial) centering ring (comercial) ISO LF DN 63 Junta tórica = 5 ISO LF DN 63 M5
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29 Salida aerosol
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30 Salida aerosol soldadura ISO LC DN 63 L = 524 o = 85 i = 70 centering ring (comercial) centering ring (comercial) ISO LC DN 63 Junta tórica = 5 ISO LC DN 63 M5
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31 Soldadura aerosol Cordón soldadura
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32 Zona de clasificación Soldado al cilindro exterior de la entrada del sheath Roscado a la entrada del aerosol 700 670 590 460 90 Soldado al cilindro exterior de la salidadel sheath
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33 Zona de clasificación Roscado a la salida del aerosol Conexión de alta tensión
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34 Pasamuros de alta tensión y vacío CONEXIÓN ISO- KF
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35 Zona de clasificación PET granito electrodo AT Electrodo a tierra contracción expansion Pasamuros AT marco TP BP LP RP TP BP LP RP
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36 Zona de clasificación PET Granito Electrodo
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37 Zona de clasificación
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38 Zona de clasificación 25 550 55
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39 Zona de clasificación Malla para uniformizar fllujo
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40 Soldadura entre marco y cilindros cilindro 10 marco 10 Cordón soldadura
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41 Gracias por su atención
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