Estudios Experimentales y de CFD de la Hidrodinámica en el Proceso de Aglomeración Húmeda
Autores: Oyegbile, Benjamin; Akdogan, Guven; Karimi, Mohsen
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2018
Acceso abierto
Artículo científico
2018
Estudios Experimentales y de CFD de la Hidrodinámica en el Proceso de Aglomeración Húmeda
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Experimental
Modelo computacional
Hidrodinámica
Reactor de aglomeración de vórtices
Simulación numérica
Campo de flujo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 21
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se desarrolló un modelo computacional validado experimentalmente para investigar la hidrodinámica en un reactor de aglomeración por vórtice rotor-estator (RVR) que tiene un disco giratorio en el centro con dos placas exteriores cubiertas. Se realizó una simulación numérica utilizando una forma simplificada de la geometría del reactor para calcular el campo de flujo 3-D en operaciones por lotes. Posteriormente, el modelo fue validado utilizando datos de un análisis de flujo de Velocimetría de Imagen de Partículas (PIV) 2-D realizado durante el diseño del reactor. Usando diferentes velocidades de operación, a saber, 70, 90, 110 y 130 rpm, se calcularon numéricamente los campos de flujo, seguidos de un análisis de datos exhaustivo. Los resultados de la simulación mostraron capas límite separadas en el disco giratorio y el estator. El campo de flujo dentro del reactor se caracterizó por un flujo de vórtice forzado circular rotacional, en el cual las líneas de corriente son círculos concéntricos con un vórtice rotacional. En general, los resultados de la simulación numérica demostraron un buen acuerdo entre el modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y los datos experimentales, así como las predicciones teóricas disponibles. Se encontró que la relación de remolino beta era aproximadamente 0.4044, 0.4038, 0.4044 y 0.4043 para las velocidades de operación de 70, 90, 110 y 130 rpm, respectivamente. En términos de distribución espacial, la intensidad de turbulencia y la energía cinética se concentraron en la región exterior del reactor, mientras que la velocidad circunferencial mostró una intensidad decreciente hacia la cubierta. Sin embargo, una comparación de las predicciones de CFD y los perfiles de amplitud de velocidad tangencial y vorticidad mostró que estos parámetros fueron subestimados por el análisis experimental, lo que podría atribuirse a algunas de las limitaciones experimentales en lugar de a la robustez del modelo CFD o del código numérico.
Descripción
En este estudio, se desarrolló un modelo computacional validado experimentalmente para investigar la hidrodinámica en un reactor de aglomeración por vórtice rotor-estator (RVR) que tiene un disco giratorio en el centro con dos placas exteriores cubiertas. Se realizó una simulación numérica utilizando una forma simplificada de la geometría del reactor para calcular el campo de flujo 3-D en operaciones por lotes. Posteriormente, el modelo fue validado utilizando datos de un análisis de flujo de Velocimetría de Imagen de Partículas (PIV) 2-D realizado durante el diseño del reactor. Usando diferentes velocidades de operación, a saber, 70, 90, 110 y 130 rpm, se calcularon numéricamente los campos de flujo, seguidos de un análisis de datos exhaustivo. Los resultados de la simulación mostraron capas límite separadas en el disco giratorio y el estator. El campo de flujo dentro del reactor se caracterizó por un flujo de vórtice forzado circular rotacional, en el cual las líneas de corriente son círculos concéntricos con un vórtice rotacional. En general, los resultados de la simulación numérica demostraron un buen acuerdo entre el modelo de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) y los datos experimentales, así como las predicciones teóricas disponibles. Se encontró que la relación de remolino beta era aproximadamente 0.4044, 0.4038, 0.4044 y 0.4043 para las velocidades de operación de 70, 90, 110 y 130 rpm, respectivamente. En términos de distribución espacial, la intensidad de turbulencia y la energía cinética se concentraron en la región exterior del reactor, mientras que la velocidad circunferencial mostró una intensidad decreciente hacia la cubierta. Sin embargo, una comparación de las predicciones de CFD y los perfiles de amplitud de velocidad tangencial y vorticidad mostró que estos parámetros fueron subestimados por el análisis experimental, lo que podría atribuirse a algunas de las limitaciones experimentales en lugar de a la robustez del modelo CFD o del código numérico.