Simulación Resuelta para la Predicción de Clasificación en Centrífugas Decantadoras
Autores: Baust, Helene Katharina; Nirschl, Hermann; Gleiß, Marco
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Simulación Resuelta para la Predicción de Clasificación en Centrífugas Decantadoras
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Separación sólido-líquido
Centrífuga decantadora
Aplicaciones industriales
Dinámica de fluidos computacional
Rendimiento de separación
Procesos de centrífuga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 23
Citaciones: Sin citaciones
La separación sólido-líquido juega un papel decisivo en diversas aplicaciones industriales, particularmente en el tratamiento y purificación de suspensiones. Las centrífugas de tazón sólido, como la centrífuga decantadora, se emplean comúnmente en estos procesos ya que operan de manera continua y permiten altos caudales con tiempos de procesamiento cortos. Sin embargo, predecir el rendimiento de separación de las centrífugas de tazón sólido resulta ser un desafío debido a fenómenos dinámicos dentro del aparato, como el asentamiento de partículas, la acumulación de sedimentos, la consolidación y el transporte de sedimentos. En la práctica, las consideraciones de diseño y la dimensionamiento del aparato dependen de modelos analíticos y de la experiencia del fabricante. La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) ofrece una forma de profundizar nuestra comprensión de estos dispositivos al permitir un examen detallado de los fenómenos de flujo y su influencia en los procesos de separación. Este estudio utiliza el software de código abierto OpenFOAM para simular el flujo multifásico en una centrífuga decantadora a escala de laboratorio, resolviendo ecuaciones de transporte individuales para cada clase de tamaño de partícula. La base es la caracterización del material a través de experimentos de laboratorio dirigidos para derivar funciones de material que describen el asentamiento obstaculizado y la consolidación de sedimentos. Además, los experimentos en una decantadora de laboratorio sirvieron como validación. Los resultados demuestran la capacidad del solucionador para replicar la clarificación y clasificación dentro del aparato. Además, el solucionador apoya la definición de geometrías adaptadas a tareas de separación específicas. Esta investigación demuestra el potencial de la CFD para una mejor comprensión de los complejos procesos de centrífuga y para optimizar su diseño para mejorar el rendimiento.
Descripción
La separación sólido-líquido juega un papel decisivo en diversas aplicaciones industriales, particularmente en el tratamiento y purificación de suspensiones. Las centrífugas de tazón sólido, como la centrífuga decantadora, se emplean comúnmente en estos procesos ya que operan de manera continua y permiten altos caudales con tiempos de procesamiento cortos. Sin embargo, predecir el rendimiento de separación de las centrífugas de tazón sólido resulta ser un desafío debido a fenómenos dinámicos dentro del aparato, como el asentamiento de partículas, la acumulación de sedimentos, la consolidación y el transporte de sedimentos. En la práctica, las consideraciones de diseño y la dimensionamiento del aparato dependen de modelos analíticos y de la experiencia del fabricante. La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) ofrece una forma de profundizar nuestra comprensión de estos dispositivos al permitir un examen detallado de los fenómenos de flujo y su influencia en los procesos de separación. Este estudio utiliza el software de código abierto OpenFOAM para simular el flujo multifásico en una centrífuga decantadora a escala de laboratorio, resolviendo ecuaciones de transporte individuales para cada clase de tamaño de partícula. La base es la caracterización del material a través de experimentos de laboratorio dirigidos para derivar funciones de material que describen el asentamiento obstaculizado y la consolidación de sedimentos. Además, los experimentos en una decantadora de laboratorio sirvieron como validación. Los resultados demuestran la capacidad del solucionador para replicar la clarificación y clasificación dentro del aparato. Además, el solucionador apoya la definición de geometrías adaptadas a tareas de separación específicas. Esta investigación demuestra el potencial de la CFD para una mejor comprensión de los complejos procesos de centrífuga y para optimizar su diseño para mejorar el rendimiento.