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Simulación a Escala de Poros de la Interacción entre una Sola Gota de Agua y una Pantalla de Malla de Alambre Hidrofóbica en Diésel

Autores: Elsayed, Omar; Kirsch, Ralf; Krull, Fabian; Antonyuk, Sergiy; Osterroth, Sebastian

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Simulación a Escala de Poros de la Interacción entre una Sola Gota de Agua y una Pantalla de Malla de Alambre Hidrofóbica en Diésel


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Energía sostenible
Diésel de ultra-bajo azufre
Estructuras porosas
Gotas de agua
Malla de alambre
Dinámica de fluidos computacional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Recientemente, la tendencia hacia la producción de energía sostenible y el control de la contaminación ha motivado el aumento del consumo de diésel de ultra-bajo contenido de azufre (ULSD) o biocombustibles. Tales combustibles tienen una tensión superficial relativamente baja con el agua y, por lo tanto, la separación del agua del combustible se ha convertido en un problema desafiante. El proceso de separación se basa en el uso de estructuras porosas para la recolección y eliminación de gotas de agua. Por lo tanto, entender la interacción entre las gotas de agua y los separadores es vital. La geometría más simple de un separador es la malla de alambre, que se utiliza en muchos separadores de agua-diesel modernos. Así, se considera aquí para un estudio sistemático. En este trabajo, se realizaron simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) a escala de poro utilizando OpenFOAM(r) (una caja de herramientas de C++ de código abierto para simulaciones de dinámica de fluidos) acoplada con un nuevo esquema preciso para el cálculo de la fuerza de tensión superficial. Primero, se realizaron dos casos de prueba de validación y se compararon con observaciones experimentales en pruebas de punto de burbuja correspondientes. En segundo lugar, para describir la interacción entre las gotas de agua y las pantallas de malla de alambre, las simulaciones se realizaron con diferentes parámetros: velocidad media del diésel, relación de área abierta, radios de fibra, ángulo de contacto de Young-Laplace y el radio de la gota. Se obtuvieron nuevas correlaciones que describen la reducción promedio del área de superficie abierta (obstrucción), la caída de presión y los criterios de retención.

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