Simulación CFD y diseño de bomba de molienda de polímero de fluido no newtoniano bajo flujo turbulento
Autores: Du, Hong; Wang, Chenxi; Zhang, Jian; Li, Xianjie; Wang, Xiujun; Zheng, Xuecheng; He, Xin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación CFD y diseño de bomba de molienda de polímero de fluido no newtoniano bajo flujo turbulento
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Bomba de molienda
Fluidos no newtonianos
Simulaciones de CFD
Características de turbulencia
Parámetros estructurales
Estructura óptima
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 25
Citaciones: Sin citaciones
El rendimiento de la bomba de molienda, un dispositivo para triturar y estirar polímeros convencionales, se ve principalmente afectado por su número de etapas, diámetro y cantidad de dientes. En este documento, se utilizó el software Fluent, empleando el modelo euleriano junto con modelos de fluidos no newtonianos (como el modelo de ley de potencia y el modelo de plástico de Bingham) y modelos de turbulencia (como el modelo k-) para establecer un modelo para simulaciones de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Estas simulaciones analizaron las características de turbulencia de los fluidos no newtonianos en bombas de mezcla de molienda, así como el rendimiento básico de las bombas, incluyendo distribuciones de presión, velocidad, viscosidad y fracción de volumen. Se compararon los efectos de diferentes parámetros estructurales (número de etapas, diámetro de la bomba y cantidad de dientes) sobre el efecto de disolución instantánea de los polímeros, y se determinó la estructura óptima. Basado en el perfil de presión, el análisis del perfil de velocidad y los resultados de simulación de distribución de polímeros, se encontró que la bomba de mezcla de molienda óptima tenía tres etapas, con un diámetro de d = 140 mm y 60 dientes, lo que daba el mejor efecto de molienda. Aumentar el número de etapas y el diámetro de la bomba puede mejorar el efecto de molienda y mezcla, pero un diámetro de bomba excesivamente grande puede reducirlo. Los cambios en la cantidad de dientes tienen un impacto menor en la viscosidad, pero afectan la uniformidad de la distribución.
Descripción
El rendimiento de la bomba de molienda, un dispositivo para triturar y estirar polímeros convencionales, se ve principalmente afectado por su número de etapas, diámetro y cantidad de dientes. En este documento, se utilizó el software Fluent, empleando el modelo euleriano junto con modelos de fluidos no newtonianos (como el modelo de ley de potencia y el modelo de plástico de Bingham) y modelos de turbulencia (como el modelo k-) para establecer un modelo para simulaciones de CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Estas simulaciones analizaron las características de turbulencia de los fluidos no newtonianos en bombas de mezcla de molienda, así como el rendimiento básico de las bombas, incluyendo distribuciones de presión, velocidad, viscosidad y fracción de volumen. Se compararon los efectos de diferentes parámetros estructurales (número de etapas, diámetro de la bomba y cantidad de dientes) sobre el efecto de disolución instantánea de los polímeros, y se determinó la estructura óptima. Basado en el perfil de presión, el análisis del perfil de velocidad y los resultados de simulación de distribución de polímeros, se encontró que la bomba de mezcla de molienda óptima tenía tres etapas, con un diámetro de d = 140 mm y 60 dientes, lo que daba el mejor efecto de molienda. Aumentar el número de etapas y el diámetro de la bomba puede mejorar el efecto de molienda y mezcla, pero un diámetro de bomba excesivamente grande puede reducirlo. Los cambios en la cantidad de dientes tienen un impacto menor en la viscosidad, pero afectan la uniformidad de la distribución.