Cálculos de Volumen de Fluido de Entrenamiento de Gas y Fracción de Vacío para Chorros Líquidos que Caen para Airear Aguas Residuales
Autores: Bahadar, Ali
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Cálculos de Volumen de Fluido de Entrenamiento de Gas y Fracción de Vacío para Chorros Líquidos que Caen para Airear Aguas Residuales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Mecanismos
área interfacial
Chorro líquido
Aplicaciones industriales
Aire atrapado
Esquema VOF
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
Entre los diversos mecanismos para aumentar el área interfacial entre gases y líquidos, se considera que un chorro de líquido vertical que impacta en un líquido en reposo es un método efectivo. Este método tiene amplias aplicaciones industriales y ambientales, siendo una aplicación significativa de este método la aireación de efluentes industriales y el tratamiento de aguas residuales. A pesar del gran interés y los esfuerzos experimentales y numéricos realizados por la comunidad académica y científica en este tema, aún se necesita un estudio adicional para realizar esquemas teóricos y computacionales mejorados que reduzcan la brecha entre el aire atrapado medido y el calculado. El presente estudio es un intento numérico de resaltar el aire que es arrastrado por el chorro de agua cuando este penetra en la superficie de agua en reposo en un tanque mediante la aplicación de un esquema de Volumen de Fluido (VOF). El esquema VOF, junto con un algoritmo de construcción de interfaz lineal por partes (PLIC), es útil para seguir la interfaz del chorro burbujeante de aire y agua y, por lo tanto, puede proporcionar una estimación de la fracción de volumen para el gas y el líquido. Se han incorporado escalas adimensionales derivadas del número de Froude y del número de Reynolds, junto con similitudes geométricas debido a la longitud del chorro de líquido y el diámetro de la boquilla, para validar los datos experimentales sobre la aireación de aire, la penetración y la fracción de vacío. Las simulaciones VOF para la fracción de vacío y la mezcla aire-agua, así como la penetración del chorro de aire en el agua, fueron más comparables a los valores medidos que aquellos obtenidos utilizando métodos empíricos y Euler-Euler. Aunque se encontraron pequeñas sobreestimaciones de la tasa de aireación en comparación con los experimentos, se encontró que el VOF fue efectivo para reducir la brecha entre las mediciones y las simulaciones.
Descripción
Entre los diversos mecanismos para aumentar el área interfacial entre gases y líquidos, se considera que un chorro de líquido vertical que impacta en un líquido en reposo es un método efectivo. Este método tiene amplias aplicaciones industriales y ambientales, siendo una aplicación significativa de este método la aireación de efluentes industriales y el tratamiento de aguas residuales. A pesar del gran interés y los esfuerzos experimentales y numéricos realizados por la comunidad académica y científica en este tema, aún se necesita un estudio adicional para realizar esquemas teóricos y computacionales mejorados que reduzcan la brecha entre el aire atrapado medido y el calculado. El presente estudio es un intento numérico de resaltar el aire que es arrastrado por el chorro de agua cuando este penetra en la superficie de agua en reposo en un tanque mediante la aplicación de un esquema de Volumen de Fluido (VOF). El esquema VOF, junto con un algoritmo de construcción de interfaz lineal por partes (PLIC), es útil para seguir la interfaz del chorro burbujeante de aire y agua y, por lo tanto, puede proporcionar una estimación de la fracción de volumen para el gas y el líquido. Se han incorporado escalas adimensionales derivadas del número de Froude y del número de Reynolds, junto con similitudes geométricas debido a la longitud del chorro de líquido y el diámetro de la boquilla, para validar los datos experimentales sobre la aireación de aire, la penetración y la fracción de vacío. Las simulaciones VOF para la fracción de vacío y la mezcla aire-agua, así como la penetración del chorro de aire en el agua, fueron más comparables a los valores medidos que aquellos obtenidos utilizando métodos empíricos y Euler-Euler. Aunque se encontraron pequeñas sobreestimaciones de la tasa de aireación en comparación con los experimentos, se encontró que el VOF fue efectivo para reducir la brecha entre las mediciones y las simulaciones.