Efecto de la Vibración Vertical en el Tiempo de Mezcla de un Escalar Pasivo en un Reactor de Columna de Burbuja Aireada
Autores: Mohagheghian, Shahrouz; Ghajar, Afshin J.; Elbing, Brian R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Efecto de la Vibración Vertical en el Tiempo de Mezcla de un Escalar Pasivo en un Reactor de Columna de Burbuja Aireada
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Columna de burbujas
Escala de tiempo de mezcla
Escalar pasivo
Velocidad superficial del gas
Vibraciones verticales
Fracción de vacío
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El presente estudio utilizó una columna de burbujas con burbujeo para estudiar la mezcla de un escalar pasivo bajo difusión inducida por burbujas. Se investigó el efecto de la velocidad superficial del gas (hasta 69 mm/s) y las vibraciones verticales externas (amplitudes de hasta 10 mm, frecuencia <23 Hz) en la escala de tiempo de mezcla. La mezcla inducida por burbujas se caracterizó al rastrear la distribución de un escalar pasivo dentro de un enjambre de burbujas burbujeantes. También se midieron la fracción de vacío y la distribución del tamaño de burbujas en cada condición de prueba. Sin vibraciones (estático), la columna de burbujas operó en el régimen homogéneo y la escala de tiempo de mezcla fue insensible a la fracción de vacío, lo cual es consistente con la literatura. Además, la evolución temporal de la mezcla en la columna estática se aproximó bien como una función de error. Con vibraciones verticales a amplitudes más bajas probadas, la mezcla inducida por burbujas se vio restringida debido a la supresión de las agitación de la velocidad del líquido en la estela del enjambre de burbujas, lo que desacelera la mezcla. Por el contrario, a amplitudes más altas probadas, la vibración mejoró la mezcla inducida por burbujas; esto se atribuye al agrupamiento y la agregación de burbujas que produjeron gradientes de fracción de vacío, que, a su vez, inducieron un flujo medio y aceleraron la mezcla. La frecuencia de vibración para el rango estudiado en el presente trabajo no produjo un efecto significativo en el tiempo de mezcla. El análisis de la evolución temporal de la concentración del escalar pasivo en un punto fijo dentro de la columna reveló fluctuaciones significativas con la vibración. Se presenta una correlación razonada dimensionalmente que escala el tiempo de mezcla no dimensional con el número de flotabilidad transitorio.
Descripción
El presente estudio utilizó una columna de burbujas con burbujeo para estudiar la mezcla de un escalar pasivo bajo difusión inducida por burbujas. Se investigó el efecto de la velocidad superficial del gas (hasta 69 mm/s) y las vibraciones verticales externas (amplitudes de hasta 10 mm, frecuencia <23 Hz) en la escala de tiempo de mezcla. La mezcla inducida por burbujas se caracterizó al rastrear la distribución de un escalar pasivo dentro de un enjambre de burbujas burbujeantes. También se midieron la fracción de vacío y la distribución del tamaño de burbujas en cada condición de prueba. Sin vibraciones (estático), la columna de burbujas operó en el régimen homogéneo y la escala de tiempo de mezcla fue insensible a la fracción de vacío, lo cual es consistente con la literatura. Además, la evolución temporal de la mezcla en la columna estática se aproximó bien como una función de error. Con vibraciones verticales a amplitudes más bajas probadas, la mezcla inducida por burbujas se vio restringida debido a la supresión de las agitación de la velocidad del líquido en la estela del enjambre de burbujas, lo que desacelera la mezcla. Por el contrario, a amplitudes más altas probadas, la vibración mejoró la mezcla inducida por burbujas; esto se atribuye al agrupamiento y la agregación de burbujas que produjeron gradientes de fracción de vacío, que, a su vez, inducieron un flujo medio y aceleraron la mezcla. La frecuencia de vibración para el rango estudiado en el presente trabajo no produjo un efecto significativo en el tiempo de mezcla. El análisis de la evolución temporal de la concentración del escalar pasivo en un punto fijo dentro de la columna reveló fluctuaciones significativas con la vibración. Se presenta una correlación razonada dimensionalmente que escala el tiempo de mezcla no dimensional con el número de flotabilidad transitorio.