Análisis Experimental de un Rastro de Burbuja Influenciado por una Calle de Vórtices
Autores: Rüttinger, Sophie; Hoffmann, Marko; Schlüter, Michael
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Análisis Experimental de un Rastro de Burbuja Influenciado por una Calle de Vórtices
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Reactores de columna de burbujas
Transferencia de masa
Mezcla
Hidrodinámica
Interacciones de estela de burbujas
Callejón de vórtices
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 12
Citaciones: Sin citaciones
Los reactores de columna de burbujas son omnipresentes en los procesos de ingeniería. Se utilizan en el tratamiento de aguas residuales, así como en la industria química, farmacéutica, biológica y alimentaria. La transferencia de masa y la mezcla, así como las reacciones bioquímicas o químicas en tales reactores, están determinadas por la hidrodinámica del flujo burbujeante. La hidrodinámica de los flujos burbujeantes está dominada por las interacciones de estela de burbujas. A pesar de que las estelas de burbujas han sido investigadas intensamente en el pasado, todavía hay una falta de conocimiento sobre cómo la transferencia de masa desde las burbujas se ve influenciada por las interacciones de estela de burbujas en detalle. El alcance científico de este trabajo es responder a la pregunta de cómo las estelas de burbujas son influenciadas por estructuras de flujo externas como una calle de vórtices detrás de un cilindro. Para este propósito, se investiga sistemáticamente el campo de flujo en la vecindad de una sola burbuja con alta resolución espacial y temporal. Se realizan mediciones de Velocimetría de Imágenes de Partículas (PIV) de alta velocidad monitoreando la estructura de flujo en el plano ecuatorial de la burbuja única. Se muestra que los perfiles de velocidad cuadrática media (RMS) aguas abajo de la burbuja están influenciados significativamente por la interacción de los vórtices. En presencia de una calle de vórtices, la desaceleración del fluido detrás de la burbuja se compensa antes que en ausencia de una calle de vórtices. Esto ocurre debido a la transferencia de momento por mezcla cruzada. Ambos efectos indican que la interacción de los vórtices mejora la mezcla cruzada cerca de la burbuja. Las series temporales de campos de velocidad instantánea muestran la formación de una capa de cizallamiento interno y vórtices acoplados. En conclusión, este estudio muestra en detalle cómo la estela de burbujas es influenciada por una calle de vórtices y proporciona profundas ideas sobre los posibles efectos en la mezcla y la transferencia de masa en flujos burbujeantes.
Descripción
Los reactores de columna de burbujas son omnipresentes en los procesos de ingeniería. Se utilizan en el tratamiento de aguas residuales, así como en la industria química, farmacéutica, biológica y alimentaria. La transferencia de masa y la mezcla, así como las reacciones bioquímicas o químicas en tales reactores, están determinadas por la hidrodinámica del flujo burbujeante. La hidrodinámica de los flujos burbujeantes está dominada por las interacciones de estela de burbujas. A pesar de que las estelas de burbujas han sido investigadas intensamente en el pasado, todavía hay una falta de conocimiento sobre cómo la transferencia de masa desde las burbujas se ve influenciada por las interacciones de estela de burbujas en detalle. El alcance científico de este trabajo es responder a la pregunta de cómo las estelas de burbujas son influenciadas por estructuras de flujo externas como una calle de vórtices detrás de un cilindro. Para este propósito, se investiga sistemáticamente el campo de flujo en la vecindad de una sola burbuja con alta resolución espacial y temporal. Se realizan mediciones de Velocimetría de Imágenes de Partículas (PIV) de alta velocidad monitoreando la estructura de flujo en el plano ecuatorial de la burbuja única. Se muestra que los perfiles de velocidad cuadrática media (RMS) aguas abajo de la burbuja están influenciados significativamente por la interacción de los vórtices. En presencia de una calle de vórtices, la desaceleración del fluido detrás de la burbuja se compensa antes que en ausencia de una calle de vórtices. Esto ocurre debido a la transferencia de momento por mezcla cruzada. Ambos efectos indican que la interacción de los vórtices mejora la mezcla cruzada cerca de la burbuja. Las series temporales de campos de velocidad instantánea muestran la formación de una capa de cizallamiento interno y vórtices acoplados. En conclusión, este estudio muestra en detalle cómo la estela de burbujas es influenciada por una calle de vórtices y proporciona profundas ideas sobre los posibles efectos en la mezcla y la transferencia de masa en flujos burbujeantes.