Modelado CFD de Hidrociclones-Un Estudio de la Eficiencia de Reservorios Hidrodinámicos
Autores: Durango-Cogollo, Marvin; Garcia-Bravo, Jose; Newell, Brittany; Gonzalez-Mancera, Andres
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Modelado CFD de Hidrociclones-Un Estudio de la Eficiencia de Reservorios Hidrodinámicos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Dinámicas
Hidrociclones
Dinámica de fluidos computacional
Caída de presión
Eficiencia de recolección de partículas
Modelos de turbulencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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La dinámica de los hidrociclones es compleja, ya que se trata de un problema de flujo multifásico que implica la interacción entre una fase discreta y múltiples fases continuas. El rendimiento de los hidrociclones se evalúa utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), y se caracteriza por la caída de presión, la relación de agua dividida y la eficiencia de recolección de partículas. En este artículo, se propone un modelo computacional para mejorar y evaluar el rendimiento de los hidrociclones. Se implementan cuatro modelos de turbulencia computacional conocidos (grupo de renormalización (RNG) k-, modelo de tensión de Reynolds (RSM) y simulación de gran escala (LES)), y se evalúa la precisión de cada uno para predecir el comportamiento del hidrociclón. Se analizaron cuatro configuraciones de hidrociclones utilizando el modelo RSM. Al analizar las líneas de corriente resultantes de esas simulaciones, se encontró que la formación de algunos vórtices y puntos de silla afecta la eficiencia de separación. Además, se encontró que los efectos del ancho de entrada, la longitud del cono y el diámetro del buscador de vórtices son significativos. El diámetro de corte se redujo en un 33% en comparación con el hidrociclón experimental de Hsieh. Un aumento en la caída de presión conduce a altos valores de diámetro de corte y agudeza de clasificación. Si la caída de presión aumenta al doble de su valor original, el diámetro de corte y la agudeza de clasificación se reducen a menos del 63% y 55% de sus valores iniciales, respectivamente.
Descripción
La dinámica de los hidrociclones es compleja, ya que se trata de un problema de flujo multifásico que implica la interacción entre una fase discreta y múltiples fases continuas. El rendimiento de los hidrociclones se evalúa utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD), y se caracteriza por la caída de presión, la relación de agua dividida y la eficiencia de recolección de partículas. En este artículo, se propone un modelo computacional para mejorar y evaluar el rendimiento de los hidrociclones. Se implementan cuatro modelos de turbulencia computacional conocidos (grupo de renormalización (RNG) k-, modelo de tensión de Reynolds (RSM) y simulación de gran escala (LES)), y se evalúa la precisión de cada uno para predecir el comportamiento del hidrociclón. Se analizaron cuatro configuraciones de hidrociclones utilizando el modelo RSM. Al analizar las líneas de corriente resultantes de esas simulaciones, se encontró que la formación de algunos vórtices y puntos de silla afecta la eficiencia de separación. Además, se encontró que los efectos del ancho de entrada, la longitud del cono y el diámetro del buscador de vórtices son significativos. El diámetro de corte se redujo en un 33% en comparación con el hidrociclón experimental de Hsieh. Un aumento en la caída de presión conduce a altos valores de diámetro de corte y agudeza de clasificación. Si la caída de presión aumenta al doble de su valor original, el diámetro de corte y la agudeza de clasificación se reducen a menos del 63% y 55% de sus valores iniciales, respectivamente.