Predicción de la Erosión de la Pared Interna de un Hidrociclón Basada en CFD-DPM
Autores: Wu, Ziyang; Zheng, Gangfeng; Li, Shuntang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Predicción de la Erosión de la Pared Interna de un Hidrociclón Basada en CFD-DPM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Mecanismo de erosión
Hidrociclones
Dinámica de fluidos computacional
Modelo de fase discreta
Flujo de partículas
Distribución de erosión
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El mecanismo de erosión de los hidrociclones bajo condiciones de columna de aire aún no está claro. En este artículo, se adopta la tecnología de Dinámica de Fluidos Computacional-Modelo de Fase Discreta (CFD-DPM) para realizar simulaciones transitorias del flujo trifásico (líquido-gas-sólido) dentro de un hidrociclón. Se adoptan el Modelo de Estrés de Reynolds (RSM) y el modelo de Volumen de Fluido (VOF) para simular el campo de flujo de la fase continua dentro del hidrociclón, mientras que el DPM acoplado con el modelo de erosión de Oka se utiliza para predecir el flujo de partículas y los mecanismos de erosión en cada pared dentro del hidrociclón. Los tamaños de partículas considerados son 15 m, 30 m, 60 m, 100 m, 150 m y 200 m, respectivamente, con una densidad de 2600 kg/m3. La velocidad de las partículas es consistente con la velocidad del fluido a 5 m/s, la tasa de flujo másico total es de 6 g/s y la fracción de volumen es inferior al 10%. Los resultados indican que la sección del cono sufre la erosión más severa, seguida por el tubo de desbordamiento, la sección de columna, la sección de alimentación y la sección del techo. La erosión en la sección del cono alcanza su valor máximo cerca del puerto de desagüe, con una tasa de erosión aproximadamente 6.8 veces mayor que la de la sección superior del cono. La distribución de erosión en el tubo de desbordamiento es desigual. La erosión de la sección de columna exhibe una distribución en bandas espirales con un paso relativamente grande. La tasa de erosión en la sección de alimentación es aproximadamente 1.47 veces mayor que la de la sección del techo.
Descripción
El mecanismo de erosión de los hidrociclones bajo condiciones de columna de aire aún no está claro. En este artículo, se adopta la tecnología de Dinámica de Fluidos Computacional-Modelo de Fase Discreta (CFD-DPM) para realizar simulaciones transitorias del flujo trifásico (líquido-gas-sólido) dentro de un hidrociclón. Se adoptan el Modelo de Estrés de Reynolds (RSM) y el modelo de Volumen de Fluido (VOF) para simular el campo de flujo de la fase continua dentro del hidrociclón, mientras que el DPM acoplado con el modelo de erosión de Oka se utiliza para predecir el flujo de partículas y los mecanismos de erosión en cada pared dentro del hidrociclón. Los tamaños de partículas considerados son 15 m, 30 m, 60 m, 100 m, 150 m y 200 m, respectivamente, con una densidad de 2600 kg/m3. La velocidad de las partículas es consistente con la velocidad del fluido a 5 m/s, la tasa de flujo másico total es de 6 g/s y la fracción de volumen es inferior al 10%. Los resultados indican que la sección del cono sufre la erosión más severa, seguida por el tubo de desbordamiento, la sección de columna, la sección de alimentación y la sección del techo. La erosión en la sección del cono alcanza su valor máximo cerca del puerto de desagüe, con una tasa de erosión aproximadamente 6.8 veces mayor que la de la sección superior del cono. La distribución de erosión en el tubo de desbordamiento es desigual. La erosión de la sección de columna exhibe una distribución en bandas espirales con un paso relativamente grande. La tasa de erosión en la sección de alimentación es aproximadamente 1.47 veces mayor que la de la sección del techo.