Revista de ingeniería química y tecnología de procesos
Acceso abierto

abstracto

Un modelo numérico para reactores de columna de burbujas: predicción de la retención fraccional de gas mediante la implementación del modelo de deriva-flujo

Azadeh Bahramian* y Siamak Elyasi

El conocimiento integral de la hidrodinámica dentro de un reactor es fundamental para el diseño y la ampliación de las columnas de burbujas. La retención de gas fraccional (αg) es un parámetro importante que debe obtenerse para el diseño de reactores de columna de burbujeo. La estimación de este parámetro depende principalmente de procedimientos experimentales. La teoría del flujo de deriva es uno de los modelos más prácticos y precisos para calcular la retención de gas. Aunque muchos investigadores han estudiado los reactores de columna de burbujeo, debido a los límites del entorno experimental, existen pocos estudios que hayan operado en un amplio rango de velocidades de gas superficiales. En este trabajo, se realizó una simulación numérica tridimensional transitoria del flujo ascendente de aire y agua en la columna de burbujas en un amplio rango de velocidades superficiales del gas (0,025-0,4 m/s) utilizando el modelo Euleriano-Euleriano. Se simuló el efecto de la velocidad superficial del gas en el patrón de flujo, y los regímenes de flujo de dos fases se clasificaron en regímenes homogéneos, de transición y heterogéneos. Teniendo en cuenta la importancia del modelo de flujo de deriva, los valores del parámetro de distribución y la velocidad de deriva se calcularon de acuerdo con sus definiciones utilizando los perfiles de velocidad y retención de gas de sección transversal obtenidos mediante simulación dinámica de flujo computacional. Los resultados se verificaron con los datos experimentales y se propone una correlación para predecir la retención de gas.