Caracterización del Comportamiento del Flujo Interno de la Operación de Pulverización Pulsante en Atomizadores de Chorro Y de Mezcla Interna
Autores: Barbieri, Matheus Rover; Fritsching, Udo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Caracterización del Comportamiento del Flujo Interno de la Operación de Pulverización Pulsante en Atomizadores de Chorro Y de Mezcla Interna
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Producción
Pulverización estable
Atomización de combustible
Geometría de boquilla
Comportamiento de pulverización pulsada
Flujo multifásico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
La producción de una pulverización estable y uniforme es una preocupación principal en las aplicaciones de atomización de combustible, como en los reactores de craqueo catalítico en fase líquida, afectando directamente la calidad del proceso y las emisiones de gases. Sin embargo, dependiendo de la geometría de la boquilla y las condiciones de operación, puede ocurrir un comportamiento de pulverización pulsada no deseado. Este fenómeno se origina de la interacción del flujo multifásico interno en las boquillas Y-jet y conduce a pulverizaciones inestables. Comprender la formación de pulsaciones en la pulverización es un desafío debido a la limitada visualización del flujo interno en la boquilla y a la rápida dinámica involucrada. En consecuencia, este trabajo aclara los mecanismos de formación de la pulverización pulsada a través de simulaciones numéricas multifásicas transitorias en 3D dentro de una cámara de mezcla. El modelo se valida con mediciones de presión interna y se aplica para investigar el comportamiento de mezcla interno en varias condiciones de operación. Los resultados muestran que la relación de flujo de momento líquido a gas gobierna los regímenes de flujo internos. Un mayor flujo de momento líquido obstruye el flujo de gas, llevando a explosiones periódicas de pulverización cuando el gas supera la presión de retroceso del líquido. Las simulaciones también revelan patrones de flujo oscilatorio auto-sostenido y transiciones cíclicas entre la penetración de gas y la acumulación de líquido, que producen fluctuaciones de presión periódicas y pulsaciones en la descarga de la boquilla. Los hallazgos ofrecen una valiosa guía para optimizar la operación y geometría de la boquilla para suprimir la pulsación y mejorar el rendimiento de atomización.
Descripción
La producción de una pulverización estable y uniforme es una preocupación principal en las aplicaciones de atomización de combustible, como en los reactores de craqueo catalítico en fase líquida, afectando directamente la calidad del proceso y las emisiones de gases. Sin embargo, dependiendo de la geometría de la boquilla y las condiciones de operación, puede ocurrir un comportamiento de pulverización pulsada no deseado. Este fenómeno se origina de la interacción del flujo multifásico interno en las boquillas Y-jet y conduce a pulverizaciones inestables. Comprender la formación de pulsaciones en la pulverización es un desafío debido a la limitada visualización del flujo interno en la boquilla y a la rápida dinámica involucrada. En consecuencia, este trabajo aclara los mecanismos de formación de la pulverización pulsada a través de simulaciones numéricas multifásicas transitorias en 3D dentro de una cámara de mezcla. El modelo se valida con mediciones de presión interna y se aplica para investigar el comportamiento de mezcla interno en varias condiciones de operación. Los resultados muestran que la relación de flujo de momento líquido a gas gobierna los regímenes de flujo internos. Un mayor flujo de momento líquido obstruye el flujo de gas, llevando a explosiones periódicas de pulverización cuando el gas supera la presión de retroceso del líquido. Las simulaciones también revelan patrones de flujo oscilatorio auto-sostenido y transiciones cíclicas entre la penetración de gas y la acumulación de líquido, que producen fluctuaciones de presión periódicas y pulsaciones en la descarga de la boquilla. Los hallazgos ofrecen una valiosa guía para optimizar la operación y geometría de la boquilla para suprimir la pulsación y mejorar el rendimiento de atomización.