Un estudio del rendimiento de mezcla de diferentes diseños de impulsor en recipientes agitados utilizando dinámica de fluidos computacional
Autores: Torotwa, Ian; Ji, Changying
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Un estudio del rendimiento de mezcla de diferentes diseños de impulsor en recipientes agitados utilizando dinámica de fluidos computacional
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Diseño
Sistemas de mezcla
Dinámica de fluidos computacional
Diseños de impulsor
Homogeneidad de la solución
Análisis CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
El diseño y la operación de sistemas de mezcla utilizando recipientes agitados es una tarea difícil debido al desafío de obtener información precisa sobre la turbulencia inducida por el impulsor. El uso de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) puede proporcionar una comprensión detallada de tales sistemas. En este estudio, se realizaron pruebas experimentales y simulaciones de dinámica de fluidos computacional para examinar las características de flujo de cuatro diseños de impulsores (ancla, de diente de sierra, de contraflujo y turbina Rushton), en la consecución de la homogeneidad de la solución. Los impulsores se utilizaron para mezclar gránulos de sulfato de potasio, de los cuales se midieron los valores de conductividad eléctrica de la solución y se utilizaron para estimar el patrón de distribución de las concentraciones de sólidos disueltos dentro del recipiente. Se desarrollaron modelos CFD para un arreglo de mezcla similar utilizando el software comercial ANSYS Fluent 18.1 y el modelo de turbulencia estándar k-epsilon. Se utilizó el enfoque de Marco de Referencia Múltiple (MRF) para simular la rotación del impulsor. Los perfiles de velocidad generados a partir de las simulaciones coincidieron bien con las predicciones experimentales, así como con los resultados de estudios anteriores. Se concluyó que, a través del análisis CFD, se puede obtener información detallada para el diseño óptimo de aparatos de mezcla. Estos hallazgos son relevantes para elegir el mejor equipo de mezcla y proporcionan una base para escalar las operaciones de mezcla en sistemas más grandes.
Descripción
El diseño y la operación de sistemas de mezcla utilizando recipientes agitados es una tarea difícil debido al desafío de obtener información precisa sobre la turbulencia inducida por el impulsor. El uso de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) puede proporcionar una comprensión detallada de tales sistemas. En este estudio, se realizaron pruebas experimentales y simulaciones de dinámica de fluidos computacional para examinar las características de flujo de cuatro diseños de impulsores (ancla, de diente de sierra, de contraflujo y turbina Rushton), en la consecución de la homogeneidad de la solución. Los impulsores se utilizaron para mezclar gránulos de sulfato de potasio, de los cuales se midieron los valores de conductividad eléctrica de la solución y se utilizaron para estimar el patrón de distribución de las concentraciones de sólidos disueltos dentro del recipiente. Se desarrollaron modelos CFD para un arreglo de mezcla similar utilizando el software comercial ANSYS Fluent 18.1 y el modelo de turbulencia estándar k-epsilon. Se utilizó el enfoque de Marco de Referencia Múltiple (MRF) para simular la rotación del impulsor. Los perfiles de velocidad generados a partir de las simulaciones coincidieron bien con las predicciones experimentales, así como con los resultados de estudios anteriores. Se concluyó que, a través del análisis CFD, se puede obtener información detallada para el diseño óptimo de aparatos de mezcla. Estos hallazgos son relevantes para elegir el mejor equipo de mezcla y proporcionan una base para escalar las operaciones de mezcla en sistemas más grandes.