Simulación de Grandes Remolinos de Dos Fluidos de Flujo de Dos Fases en un Hidrociclón Aire-Sparged
Autores: Bukhari, Mustafa; Fayed, Hassan; Ragab, Saad
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Simulación de Grandes Remolinos de Dos Fluidos de Flujo de Dos Fases en un Hidrociclón Aire-Sparged
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Simulación de grandes remolinos
Flujo turbulento de dos fases
Hidroclonador aire-sparged
ASH
Presión de salida del subflujo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
El modelo de dos fluidos (Euler-Euler) y la simulación de grandes remolinos se utilizan para calcular el flujo turbulento de dos fases de aire y agua en un dispositivo de flotación ciclónica conocido como un Hidrociclón con Aire Inyectado (ASH). En el funcionamiento del ASH, el aire se inyecta a través de una pared cilíndrica porosa. El estudio considera un hidrociclón de 48 mm de diámetro y utiliza una malla fina estructurada en bloques de 10.5 millones de elementos hexagonales. La relación de inyección de aire a agua es de 4, y se especifica un diámetro uniforme de burbuja de aire de 0.5 mm. Se investigó el campo de flujo en el ASH para un caudal de entrada de agua de 30.6 L/min a diferentes valores de presión de salida de subcorriente. Las simulaciones actuales cuantifican los efectos de la presión de salida de subcorriente en la relación de separación y la física del flujo general en el ASH, incluida la distribución de la fracción de volumen de aire, la velocidad axial del agua, la velocidad tangencial y el grosor de la capa de remolino. Se determinaron las ubicaciones de las superficies de velocidad axial cero para diferentes presiones de salida. La relación de separación de agua a través de la abertura de desbordamiento varía con la presión de salida de subcorriente en 6%, 8%, 16% y 26% para 3, 4, 5 y 6 kPa, respectivamente. Estos resultados indican que regular la presión en la salida de subcorriente puede utilizarse para optimizar el rendimiento del ASH. Se analizaron los espectros de energía turbulenta en diferentes regiones del hidrociclón. Los espectros de turbulencia a pequeña escala en puntos cercanos a la pared exhiben la ley f-4, donde f es la frecuencia. Mientras que para los puntos en la interfaz de la columna de aire, los espectros de energía muestran un subrango inercial f-5/3 seguido de un rango disipativo de ley f-7.
Descripción
El modelo de dos fluidos (Euler-Euler) y la simulación de grandes remolinos se utilizan para calcular el flujo turbulento de dos fases de aire y agua en un dispositivo de flotación ciclónica conocido como un Hidrociclón con Aire Inyectado (ASH). En el funcionamiento del ASH, el aire se inyecta a través de una pared cilíndrica porosa. El estudio considera un hidrociclón de 48 mm de diámetro y utiliza una malla fina estructurada en bloques de 10.5 millones de elementos hexagonales. La relación de inyección de aire a agua es de 4, y se especifica un diámetro uniforme de burbuja de aire de 0.5 mm. Se investigó el campo de flujo en el ASH para un caudal de entrada de agua de 30.6 L/min a diferentes valores de presión de salida de subcorriente. Las simulaciones actuales cuantifican los efectos de la presión de salida de subcorriente en la relación de separación y la física del flujo general en el ASH, incluida la distribución de la fracción de volumen de aire, la velocidad axial del agua, la velocidad tangencial y el grosor de la capa de remolino. Se determinaron las ubicaciones de las superficies de velocidad axial cero para diferentes presiones de salida. La relación de separación de agua a través de la abertura de desbordamiento varía con la presión de salida de subcorriente en 6%, 8%, 16% y 26% para 3, 4, 5 y 6 kPa, respectivamente. Estos resultados indican que regular la presión en la salida de subcorriente puede utilizarse para optimizar el rendimiento del ASH. Se analizaron los espectros de energía turbulenta en diferentes regiones del hidrociclón. Los espectros de turbulencia a pequeña escala en puntos cercanos a la pared exhiben la ley f-4, donde f es la frecuencia. Mientras que para los puntos en la interfaz de la columna de aire, los espectros de energía muestran un subrango inercial f-5/3 seguido de un rango disipativo de ley f-7.