CFD modeling of solids suspensions in stirred tanks

Modelamiento CFD de suspensiones de sólidos en tanques agitados

Un entendimiento de los parámetros que gobiernan la velocidad de un agitador suspendido Njs, y la distribución de sólidos, es crítica para la operación eficiente de procesos hidrometalúrgicos y otros que involucren las suspensiones sólido-líquido.

En este artículo se predijo la distribución de sólidos en tanques agitados bajo un intervalo de carga de sólidos (0.5 a 50% en volumen), empleando CFD (Computer Fluid Dynamics, Dinámica de Fluidos por Computador) y se valido contra datos experimentales obtenidos de la literatura. El flujo multifase se modeló empleando el modelo multifase granular de Euler. Este documento también examina el parámetro de diseño establecido Njs,en el contexto de escalamiento, y lo compara con la calidad de la dispersión de sólidos como una forma de evaluar el escalamiento correcto en el diseño del tanque de suspensión. Los resultados de este estudio describen un procedimiento sencillo para obtener información pertinente acerca del comportamiento del reactor con modelos CFD complejos.

Improving internal flow of coiled stirred tanks

Mejorando el flujo interno de tanques agitados con serpentín

Los reactores de tanque agitados enchaquetados son empleados extensamente en las industrias químicas. Cuando se emplean para reacciones altamente exotérmicas, se emplean chaquetas o serpentines para remover el calor. Los serpentines internos afectan considerablemente el flujo dentro del reactor, ya que sus tubos proporcionan una resistencia a la circulación del flujo. El objetivo de este artículo es mostrar que el diseño de recipientes con serpentines puede ser mejorado, ya que muchos diseños actuales siguen muy de cerca la geometría propuesta por Oldshue y Gretton (ver bibliografía del documento), la cual se cree que afecta el flujo considerablemente. La idea es simular el flujo para el dispositivo experimental ya descrito anteriormente, y para algunas geometrías propuestas para indicar como se puede mejorar el flujo interno. Los resultados muestran una ganancia en considerable en el desempeño cuando se realizan alteraciones especiales, especialmente en la forma del arreglo del serpentín.

Multiphase particle image velocimetry measurements in an aerated stirred tank

Medidas de velocimetría de imagen de partícula multifase en un tanque agitado aireado

En el estado del arte de la investigación de flujos multifase, se llevan a cabo simulaciones numéricas dependientes del tiempo y en tres dimensiones. Para la validación de tales simulaciones, es crucial la disponibilidad de datos de medida cuantitativos. En este estudio, se miden campos de flujo de ángulo resuelto y ánfulo promedio del líquido en la vecindad de un agitador de Rushton en un tanque agitado, con el uso de la Velocimetría de Imagen de Partícula (PIV), Los campos de flujo de líquido en fase simple se compararon con los campos de flujo del líquido en un tanque de agitación aireado. Se observaron los vértices de rastro característicos en el flujo de fase simple. Cuando se aireaba el tanque, los vértices de rastro desaparecían. Además, el campo de flujo tendía a ser menos periódico que sin gas. Las velocidades medidas en la región de barrido del agitador fueron mucho más bajas que en el caso en el que el gas estaba presente. Las fluctuaciones de velocidad de líquido absolutas en presencia del gas fueron menores que sin gas, pero cuando se relacionaban con las fluctuaciones de la velocidad relativa, eran significativamente mayores que en el flujo de fase simple.