Modelación matemática del mezclado en hornos-cucharas agitadas con gas

Abstract

En este trabajo se simuló, matemáticamente, la inyección de aire en agua en modelo físico de una cuchara de acero industrial. Los cálculos se hicieron con la modelación de flujos bifásicos Euleriana, empleando principios de conservación de la cantidad de movimiento y de materia en ambas fases, para simular patrones de flujo turbulento y mezclado en inyecciones por el centro del reactor (céntricas) y fuera del centro (excéntricas). Se estudió el fenómeno de mezclado de un trazador y se analizó el efecto que tienen el flujo de gas, la posición del inyector, el número de inyectores y la geometría de la cuchara sobre el tiempo de mezclado. Se concluyó que la mejor manera de disminuir el tiempo de mezclado es inyectar el gas con un solo tapón colocado a 2/3 del radio con flujos altos de gas. Se demostró que incrementar el número de inyectores perjudica al mezclado. Además, se obtuvieron correlaciones cuantitativas del tiempo de mezclado en función del flujo de gas, número de tapones, posición del tapón, geometría del reactor y masa de líquido.

Keywords

• flujo de fluidos
• mezclado
• flujos bifásicos
• hornos-cuchara de acero
• inyección de gases