Influence of an induction furnace’s electric parameters on mass transfer velocity in the liquid phase

Influencia de los parámetros eléctricos de un horno de inducción en la velocidad de transferencia de masa en fase líquida

Este artículo es un análisis de los resultados obtenidos en las pruebas destinadas a determinar la influencia ejercida por la frecuencia de corriente de un horno de inducción sobre el coeficiente de transferencia de masa para la fase líquida metálica.

INTRODUCCIÓN

El análisis exhaustivo de los fenómenos químicos que tienen lugar en los sistemas metal líquido/fase gaseosa típicos de la metalurgia requiere el conocimiento de los fenómenos de transferencia de masa que se producen en ambas fases. Esto se debe al hecho de que, en los sistemas heterogéneos, los componentes de las distintas fases reaccionan entre sí sólo después de penetrar en la interfase. El parámetro que caracteriza la velocidad de transferencia de masa en una fase determinada es el denominado coeficiente de transferencia de masa. Conocer su valor con referencia a ambas fases, así como conocer la velocidad constante de la reacción que tiene lugar en la zona interfacial, permite calcular los valores generales del coeficiente de transferencia de masa característicos del proceso dado, pero también identificar las etapas que determinan el coeficiente. El presente trabajo es un análisis de los resultados obtenidos en las pruebas destinadas a determinar el impacto ejercido por los parámetros eléctricos y geométricos seleccionados del horno sobre el coeficiente de transferencia de masa para una fase líquida metálica agitada por inducción.

MODELOS DE TRANSFERENCIA DE MASA EN FASE LÍQUIDA

El primer modelo hidrodinámico aplicado para describir el fenómeno de transferencia de masa en una fase líquida fue el modelo de fi lma límite desarrollado por Nernst [1].

El modelo se basaba en la suposición de que las concentraciones de todos los componentes en el núcleo de la fase se equilibran por convección, y que sólo cerca de la zona interfacial existe una película límite inmóvil a través de la cual la transferencia en cuestión puede tener lugar exclusivamente por difusión. Según este modelo, el coeficiente de transferencia de masa se describe mediante la siguiente dependencia:

​${\beta }_1=\frac{D_{AB}}{{\delta }_x}$  (1)

El espesor de la película límite marcada como δx depende de las condiciones hidrodinámicas del sistema, y es una cantidad particularmente difícil de determinar.

Entre los modelos mucho más utilizados para describir la transferencia de masa en la fase líquida que el modelo de fi lma límite cabe mencionar los modelos de penetración [2, 3]. El primero de ellos (el llamado modelo de Higbie) se basaba en la suposición de que la superficie del líquido está compuesta por múltiples elementos, cada uno de los cuales está en contacto con la fase gaseosa durante un periodo de tiempo específico, pasando después a la fase líquida más profunda.