Revista de ingeniería química y tecnología de procesos
Acceso abierto

abstracto

Modelado y simulación en 3D de un flujo de chorro de mezcla de dos fases

Jaci C. S. C. Bastos, Udo Fritsching y Milton Mori

Los flujos de chorro de mezcla gas-sólido son una característica esencial de los procesos típicos de ingeniería química. Un análisis adecuado del flujo de la mezcla optimiza las calidades y eficiencias del proceso. En esta contribución se presenta un estudio numérico de la dispersión de sólidos en un chorro bifásico. El modelo matemático trata las fases gaseosa y sólida con un enfoque euleriano. Los perfiles radiales de la velocidad media de la fase sólida se calcularon en cinco niveles axiales, subdivididos en cinco casos, en el flujo del chorro de mezcla utilizando un modelo de dinámica de fluidos computacional 3D de dos fases. Las velocidades de sólidos calculadas se compararon con datos experimentales en un chorro con un diámetro interno de 12 mm, en diferentes condiciones de entrada de carga de masa sólida para tasas (3 a 7) y velocidades (8 a 16 m/s). El diámetro medio de partícula utilizado fue de 50 µm y una densidad de 2500 kg/m3. Se aplicaron tres modelos de arrastre diferentes para evaluar la dispersión de sólidos, las correlaciones de Wen y Yu [1], Gidaspow [2] y Massarani [3], siendo esta última uno continuo. El modelo de turbulencia de dos ecuaciones (k-ε) se empleó para describir la fase gaseosa, mientras que el modelo de turbulencia de ecuación cero (analogía de viscosidades cinemáticas) describió la fase sólida en un flujo de chorro. El modelo matemático predice regiones de flujo desarrolladas similares a las encontradas experimentalmente.