Resumen

Los modelos de lecho fijo están basados tradicionalmente en lechos de alto radio de diámetro tubeto particle (N), donde los gradientes de temperatura y de perfil de flujo son leves y pueden promediarse. Lechos con bajo N se emplean en procesos extremadamente endotérmicos o exotérmicos sobre el lado del tubo de reactores de tipo tubo y coraza. En estos lechos, la transferencia de calor es uno de los aspectos más importantes.

La importancia del modelamiento exacto de la transferencia de calor y su dependencia del modelamiento exacto de las características de flujo conlleva a la necesidad de estudiar el fenómeno en estos lechos con bajo N en detalle. En este trabajo se hace un estudio comparativo de la influencia de formas de partículas empacadas esféricas y cilíndricas, posiciones y orientaciones sobre las velocidades de transferencia de calor en la región cercana a la pared en una aplicación de reformado de vapor.

Se emplea la CFD (Computacional Fluid Dynamics, Dinámica de Fluido Computacional) como herramienta para obtener la información detallada de flujo y temperatura en un lecho fijo de bajo N. Se diseñaron las geometrías de simulación CFD de lechos empacados de partículas discretas, y se desarrollaron los métodos para la extracción de datos y análisis.

Después un análisis conceptual y cuantitativo de los datos de simulación se encontró que se pudieron identificar pocas relaciones claras entre el fenómeno complejo de flujo y transferencia de calor. Las características investigadas son las orientaciones de la partícula en el flujo, y muchos parámetros de diseño, como el número y tamaño de los agujeros longitudinales en la partícula y las características externas de la partícula. Se encontró que muchas de las características investigadas están relacionadas, y sus influencias individuales no pueden ser aisladas en este estudio.

Algunas de las características relacionadas son, por ejemplo, el número de agujeros en el diseño de la partícula y la orientación de la partícula en el flujo. Pueden extraerse algunas conclusiones generales.

Las características externas sobre las partículas realzan las propiedades globales de transferencia de calor por medio de un mejor mezclado del campo de flujo. Cuando se presentan agujeros en el diseño de partícula cilíndrico, se puede mejorar la efectividad de la transferencia de calor con menos agujeros grandes.

Se hicieron varias sugerencias basadas en este estudio para aspectos adicionales del diseño de partícula a ser investigado. Adicionalmente, se realizaron sugerencias de cómo incorporar el modelamiento de una reacción en simulaciones de transferencia de calor en lechos fijos.

• Materias:Temperaturas altas Temperatura Reacciones químicas Control de la temperatura Catalizadores Catálisis Calor Activación química
• Subjects:High temperatures Temperature Chemical reactions Temperature control Catalysts Catalysis Heat Activation (Chemistry)
• Palabras claves:Dinámica de fluidos computacional, Desarrollo de la geometría de simulación, Efectos de la geometría de las partículas, Modelando una reacción de reformado con vapor
• Keywords:Computational fluid dynamics, Simulation geometry development, Effects of particle geometry, Modeling a steam reforming reaction