Modelación matemática del mezclado en ollas (cucharas) de aluminio equipadas con la técnica de desgasificación rotor-inyector

Abstract

Se desarrolló un modelo matemático Euleriano para analizar el flujo de fluidos y el mezclado en ollas (cucharas) de tratamiento de aluminio equipadas con rotor-inyector, variando parámetros del proceso como la velocidad de giro del rotor, la distancia de inmersión de la flecha, el flujo de gas, el tipo de rotor y el factor de forma de la olla (cuchara) (relación altura/diámetro). El modelo matemático simula la operación, con y sin inyección de gas, a través del rotor, empleando el código comercial PHOENICS donde se resolvieron las ecuaciones de continuidad, momento, especies químicas y turbulencia, k-e, de forma simultánea, tanto para la fase líquida como para la gaseosa. El dominio se dibujó, realistamente, empleando coordenadas ajustadas al cuerpo (BFC) y se utilizó el algoritmo IPSA (Interphase Slip Algorithm) para simular el comportamiento del gas inmerso en el líquido, así como la superficie libre del baño. De los resultados que arrojó el modelo se concluyó que el grado de recirculación del baño depende, principalmente, de la velocidad de giro de rotor y que, ésta, aumenta al aumentar el giro del rotor. También, se dedujo que la principal causa de formación y tamaño del vórtice es la velocidad angular del rotor. Por último, el mezclado se mejora cuando: 1) La colocación del rotor se sitúa a una profundidad de inmersión de 0,229 m; 2) Usando altas velocidades de rotación; 3) Si se usan ollas (cucharas) con relaciones geométricas de baja altura y diámetro grande; y 4) Usando rotores muescados.

Keywords

• modelación matemática
• flujos bifásicos
• vórtice
• superficie libre
• mezclado