Simulación en dinámica de fluidos computacional, DFC, de un proceso de precipitación de BaCO3 en un reactor de lecho fluidificado



Título del documento: Simulación en dinámica de fluidos computacional, DFC, de un proceso de precipitación de BaCO3 en un reactor de lecho fluidificado
Revista: Tecnología, ciencia, educación
Base de datos: PERIÓDICA
Número de sistema: 000333993
ISSN: 0186-6036
Autors: 1
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Institucions: 1Centre National de la Recherche Scientifique, Laboratoire des Sciences du Genie Chimique, Nancy, Meurthe-et-Moselle. Francia
Any:
Període: Ene-Jun
Volum: 24
Número: 1
Paginació: 23-31
País: México
Idioma: Español
Tipo de documento: Artículo
Enfoque: Experimental, aplicado
Resumen en español En el presente estudio se realizó la modelación en dinámica de fluidos computacional, DFC (CFD) de un proceso de precipitación en un reactor de lecho fluidificado empleando como sustancia modelo al carbonato de bario. El estudio se divide en dos partes: el análisis de la hidrodinámica y la simulación del proceso de precipitación. En la primera parte del estudio se realiza una reacción de neutralización en un reactor de lecho fluidificado en ausencia y presencia de sólidos inertes. La modelación se efectúa con la ayuda del código comercial FLUENT® 6.3.26. Se evaluaron los modelos de reacción química rapidez finita (Finite Rate), disipación turbulenta (Eddy Dissipation), concepto de disipación turbulenta (Eddy Dissipation Concept) y disipación turbulenta tipo mezclado turbulento en escala de tiempo (Eddy Dissipation-MTS). La comparación de los resultados experimentales con aquellos obtenidos por la DFC (CFD)mostraron que el modelo disipación turbulenta tipo MTS (Eddy Dissipation-MTS), k-ε, es el que proporciona la mejor predicción, por lo que fue el empleado para la continuación del estudio. En la segunda parte de la investigación, se realizó una serie de experimentos del proceso de precipitación en un reactor de lecho fluidificado a diferentes velocidades de flujo y concentración de reactivos, seguida de la simulación en CFD, donde se incluyó el módulo de balance de población. Los modelos cinéticos de nucleación, crecimiento y aglomeración del carbonato de bario se incluyeron por medio de funciones definidas por el usuario, FDU (UDF). En ellas, la sobresaturación se calculó considerando el coeficiente de actividad que se obtiene por el método de Bromley. Las curvas de distribución de tamaño de partícula se compararon con los resultados experimentales y las simulaciones, proporcionando resultados satisfactorios
Resumen en inglés CFD techniques were studied for the precipitation of barium carbonate in a solid-liquid fluidized bed reactor. In the first section, experimental analysis of the hydrodynamic behavior for a neutralization reaction in the fluidized bed column followed by the simulation in CFD commercial code (FLUENT® 6.3.26) using different reaction models were performed. The finite rate model, Eddy Dissipation model, Eddy Dissipation model- MTS and the Eddy Dissipation Concept were tested to represent the acid-base reaction as well as k-ε model for the turbulence. In the second section, the precipitation in a fluidized bed reactor was modelled. Barium carbonate was chosen as model substance where the kinetics of nucleation and growth was included together with the population balance module using the “discrete model”. The supersaturation ratio needed in the kinetics equations is calculated using the Bromley’s method. Particle size distribution curves were compared with experimental results and the simulations, rendering satisfactory results
Disciplines Química
Paraules clau: Química industrial,
Dinámica de fluidos,
Simulación computacional,
Reactores de lecho fluidificado,
Precipitación,
Carbonato de bario
Keyword: Chemistry,
Industrial chemistry,
Fluid dynamics,
Computational models,
Fluidized bed reactors,
Precipitation,
Barium carbonate
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