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Inestabilidad de una película que cae por una placa limitada y su aplicación al empaquetado estructurado

Autores: Croce, Giulio; Suzzi, Nicola

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Inestabilidad de una película que cae por una placa limitada y su aplicación al empaquetado estructurado


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Película
Placa vertical
Empaque estructurado
Teoría de la lubricación
ángulos de contacto
Riachuelos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La inestabilidad de una película que cae por una placa vertical con paredes laterales, que es la configuración base que describe la geometría del empaque estructurado, se investiga numéricamente a través de la teoría de lubricación. La humectabilidad del sustrato sólido se impone a través de la presión de desunión, mientras que la suposición de un grosor de película precursor diminuto permite modelar una línea de contacto en movimiento. Se investigan ángulos de contacto de hasta 60, que caen dentro del rango de aplicaciones de empaque estructurado, gracias a la implementación completa de la presión capilar en lugar de la aproximación de pequeña pendiente. Se realizan cálculos paramétricos para una película que cae por una placa vertical limitada por paredes laterales, cambiando el ancho de la placa y las características del flujo. Se utiliza un código de método de volúmenes finitos (FVM) desarrollado internamente en el lenguaje FORTRAN y validado en el caso de inestabilidad de película y flujo de riachuelos. Se rastrea el número de riachuelos observados, provocados por la inestabilidad inducida por las paredes laterales, para cada cálculo. Los resultados numéricos sugieren que se generan riachuelos con una longitud de onda dada, igual a la proporcionada por el análisis de estabilidad lineal, pero solo aquellos caracterizados por una longitud de onda mayor que un umbral mínimo, que depende de la humectabilidad del sustrato, inducen un deshumedecimiento parcial del dominio. Esto permitió el desarrollo de un modelo simplificado, basado en estadísticas, para predecir el área efectiva de interfaz y la retención de riachuelos (necesaria para estimar la tasa de transferencia de masa en aplicaciones de absorción/destilación). En comparación con los modelos de la literatura sobre la hidrodinámica del empaque estructurado, que generalmente asumen una capa de humectación continua, se introduce la influencia del patrón de flujo (película continua o conjunto de riachuelos) en la retención de líquido y en el área interfacial. El régimen de flujo predicho se verifica con éxito con evidencia de la literatura, que involucra un flujo por una hoja corrugada.

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