Simulación del flujo en un reactor de columna de burbujas

Este artículo investiga desde un punto de vista numérico el flujo transitorio que se desarrolla en el interior de una columna de burbujas de laboratorio. El esquema de simulación combina el método de Simulación de Grandes Escalas para el líquido y una aproximación Lagrangiana para la fase gaseosa (b...

Full description

Autores:
Laín Beatove, Santiago
Sommerfeld, Martin
Tipo de recurso:
Article of journal
Fecha de publicación:
2004
Institución:
Universidad Autónoma de Occidente
Repositorio:
RED: Repositorio Educativo Digital UAO
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:red.uao.edu.co:10614/250
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/10614/250
Palabra clave:
Mecánica de fluidos
Métodos de simulación
Fluid mechanics
Simulation methods
Rights
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description Este artículo investiga desde un punto de vista numérico el flujo transitorio que se desarrolla en el interior de una columna de burbujas de laboratorio. El esquema de simulación combina el método de Simulación de Grandes Escalas para el líquido y una aproximación Lagrangiana para la fase gaseosa (burbujas). La ecuación del movimiento para las burbujas tiene en cuenta todas las fuerzas relevantes, es decir, flotabilidad, presión, resistencia, masa añadida y empuje transversal. De acuerdo con las simulaciones, el empuje transversal es el único mecanismo capaz de dispersar las burbujas a través de la sección transversal de la columna de burbujas. Diferentes expresiones para la fuerza de resistencia de las burbujas (esfera rígida o fluida) han sido investigadas. Igualmente se han considerado distribuciones de tamaño monodispersa o polidispersa. Los perfiles de velocidades tanto para el gas como para el líquido se comparan con los datos experimentales y resultados obtenidos previamente con el modelo k-ε en Laín et al. (2001). Como resultado, la estructura dinámica del flujo del líquido se reproduce cualitativamente bien pero más trabajo se requiere en los aspectos cuantitativos.
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Diferentes expresiones para la fuerza de resistencia de las burbujas (esfera rígida o fluida) han sido investigadas. Igualmente se han considerado distribuciones de tamaño monodispersa o polidispersa. Los perfiles de velocidades tanto para el gas como para el líquido se comparan con los datos experimentales y resultados obtenidos previamente con el modelo k-ε en Laín et al. (2001). Como resultado, la estructura dinámica del flujo del líquido se reproduce cualitativamente bien pero más trabajo se requiere en los aspectos cuantitativos.In this paper the transient flow developing in a cylindrical laboratory bubble columna is addressed from a numerical point of view. The simulation scheme combines a Large Eddy Simulation (LES) for describing the liquid phase and a Lagrangian approach for the gas (discrete) phase. The bubble equation of motion consider all the relevant forces, i.e., buoyancy, pressure, drag, added mass and transverse lift. From the calculations the transverse lift is identified as the only mechanism allowing the bubbles to spread along the column cross-section. Different drag laws (for rigid or fluid bubble) and monodispersed or polydispersed bubble size distributions have been considered. The liquid and gas velocity profiles obtained are compared with the experimental data and k-results presented in Laín et al. (2001). As a matter of fact, the dynamic structure of the liquid flow induced by the rising bubbles is qualitatively well reproduced but further work should be performed regarding the quantitative aspects.application/pdfspaUniversidad Autónoma de OccidenteEl hombre y la máquina no. 22 (ene.- jun. 2004); p. 34-47Derechos Reservados - Universidad Autónoma de Occidentehttps://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial 4.0 Internacional (CC BY-NC 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2instname:Universidad Autónoma de Occidentereponame:Repositorio Institucional UAOMecánica de fluidosMétodos de simulaciónFluid mechanicsSimulation methodsSimulación del flujo en un reactor de columna de burbujasArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTREFinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Publication082b0926-3385-4188-9c6a-bbbed7484a95virtual::2580-1082b0926-3385-4188-9c6a-bbbed7484a95virtual::2580-1https://scholar.google.com/citations?user=g-iBdUkAAAAJ&hl=esvirtual::2580-10000-0002-0269-2608virtual::2580-1https://scienti.minciencias.gov.co/cvlac/visualizador/generarCurriculoCv.do?cod_rh=0000262129virtual::2580-1THUMBNAILT0003440.pdf.jpgT0003440.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg17131https://red.uao.edu.co/bitstreams/dea36c9a-c529-433c-9f99-30596cb87273/downloadbc8e9e7124f41a6c7df8b6137d08b931MD54ORIGINALT0003440.pdfapplication/pdf549506https://red.uao.edu.co/bitstreams/dfb169d4-7c95-4019-bd19-b8b97ecfcbb8/downloadfd44503f2be2533d4c137586ed1d57e4MD51LICENSElicense.txttext/plain1849https://red.uao.edu.co/bitstreams/d79b507b-930c-4ef3-989a-bb6d4114dc97/download09492ddf2ea88a08844665ccd7ece792MD52TEXTT0003440.pdf.txtT0003440.pdf.txtExtracted texttext/plain43022https://red.uao.edu.co/bitstreams/ef5f2f0a-2a00-44ed-bfb6-0e909a97b9a7/download2a2bb3704780204193ba94d22ca9dae7MD5310614/250oai:red.uao.edu.co:10614/2502024-03-06 16:52:17.162https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/Derechos Reservados - Universidad Autónoma de Occidenteopen.accesshttps://red.uao.edu.coRepositorio Digital Universidad Autonoma de Occidenterepositorio@uao.edu.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