studio e sviluppo del ciclone per verniciatura

Collaborazione TAMA-Unitn:
studio e sviluppo del ciclone
per verniciatura
Ing. Erik Chini (TAMA S.p.A.)
Ing. Enrico Benini (DICAM)
Uso e funzionamento
Uscita
Uso:
•Recupero di polvere di verniciatura non
utilizzant in cabina
•La porvere recuperata può essere
nuovamente utilizzata per verniciare
Funzionamento:
•L’ingresso dell’aria in posizione tangenziale
mette in rotazione il flusso nella parte
cilindrica e poi conica
•La forza centrifuga spinge le particelle più
pesanti sulla superficie interna del ciclone e
quindi nel vano di raccolta polvere
•L’aria con meno polvere sale fino alla bocca
di uscita
Ingresso
Vano raccolta polvere riciclabile
Obiettivi
Caratterizzazione
ciclone V-Aren 140
Aumento
percentuale di
polvere raccolta e
riutilizzata dal ciclone
Diminuzione perdite
di carico introdotte
dal ciclone
Sviluppo modelli
di calcolo
Validazione
modelli di calcolo
Ottimizzazione
prestazioni
Caratterizzazione
ciclone
ottimizzato
Confronto con
prestazioni previste
Modelli di calcolo e
previsione
Obiettivi dei modelli di calcolo:
-Previsione del rendimento di raccolta polvere
-Previsioni delle perdite di carico
Ricerca bibliografica
Modelli implementati per il rendimento:
-Modello di Muschelknautz;
-Modello di Dietz;
-Modello di Ioza e Leith
Modelli implementati per le perdite di carico:
Modello di Muschelknautz;
-Modello di Shepperd;
-Modello di Chen e Shi
Implementazione del modello di calcolo
Sviluppato in Excel con Visual Basic for Application
Misure sperimentali
Misure Out
Procedimento di misura:
1)Accensione impianto;
2)Misura e correzione
della
portata di aria
Misure
In
3)Misura delle perdite di carico;
4)Avvio delle pistole di erogazione;
5)Arresto dell’erogazione della polvere al tempo
stabilito e misurazione della massa di polvere
recuperata.
Misure sperimentali
Sintesi risultati:
Rendimento
Portata d’aria
Portata solida
Portata solida
∆P
[-]
[m3/h]
[g/min]
[g/m3]
[Pa]
9
94,3
14997
244
0,97
1458
10
94,8
15485
87
0,34
1412
11
95,1
15481
244
0,95
1422
12
94,1
15477
205
0,79
1532
13
93,4
14333
88
0,37
1318
Prova
Validazione dei modelli numerici
Ottimizzazione della geometria
Le prestazioni del ciclone sono state ottimizzate utilizzando
i modelli di calcolo validati con i dati sperimentali
Nuova geometria ciclone
Sito di misurazione
Immissione
Immissionepolvere
polverecon
condosatore
pistole
Portata
di durante
polvere estrema
= 0.5
LEL
Portata di
polvere
il normale
funzionamento
UNI EN 12981:2009
Risultati sperimentali
Ciclone ottimizzato
Confronto prestazioni
Misure effettuate con RAL 9010 iniettato con 2 pistole
CICLONE BASE
CICLONE MIGLIORATO
RENDIMENTO
DP
RENDIMENTO
DP
medio [%]
[mmH2O]
medio [%]
[mmH2O]
94,5
146
95,9
130
MIGLIORAMENTO
RENDIMENTO medio
[%]
DP
[mmH2O]
+1,4
-16
Confronto con dati simulati
DATI DI OUTPUT DEL SOFTWARE
Rendimento [%]
96,2
Caduta di pressione [mmH2O]
140
DATI MISURATI
Rendimento [%]
95,9
Caduta di pressione [mmH2O]
130
CONFRONTO con dati SIMULATI
RENDIMENTO medio
DP
[%]
[mmH2O]
+0,3
-10
Riduzione costi gestione
Incremento rendimento del 1,4 %
Risparmio da recupero polvere: 2700 €/anno
Diminuzione di ∆P pari a 16 mmH2O
Risparmio energetico: 150 €/anno
Risparmio complessivo: 2850 €/anno
Parametri di calcolo:
•1440 ore all’anno di esercizio dell’impianto, equivalenti a 6 ore per 20 giorni al mese per 12 mesi
•0,15 €/kWh di costo per l’energia elettrica
•500 g/min di polvere processata dal ciclone
•4,5 €/kg costo della polvere
Effetti immediati per l’azienda
•
•
•
•
•
•
Caratterizzazione e miglioramento del ciclone separatore più richiesto
Consolidamento know-how aziendale su fluidodinamica ciclone
Consolidamento delle procedure di studio e miglioramento dei prodotti
Strumento di simulazione validato con prove in scala 1:1
Sviluppo di nuovi cicloni con prestazioni speciali richiesta del cliente
Ottimizzazione delle prestazioni di nuovi prodotti standard anche in altri
settori
• Ulteriore indagine delle caratteristiche fluidodinamiche di dettagli
costruttivi (chiocciola, cono di scarico, ecc.)
Grazie per l’attenzione
Ing. Erik Chini (TAMA S.p.A.)
Ing. Enrico Benini (DICAM)