Simulacion

Tecnol.   Ciencia  Ed.  (IMIQ)  24(1):  23-31,  23
Tecnol.   Ciencia  Ed.  (IMIQ)  vol.   24 núms.1-2,1999   2009
Tecnol. Ciencia  Ed.  (IMIQ)  vol. 14  núm.  1,  2009    23

Simulación en dinámica de fluidos computacional,
DFC, de un proceso de precipitación de BaCO3
en un reactor de lecho fluidificado
Computational fluid dynamics, CFD, simulation
of barium carbonate precipitation in afluidized
bed reactor
Leticia Fernández-Moguel*(IMIQ México), Dietz Muhr-Hervé, Plasari Edouard Adrain
Laboratoire des Sciences du Génie Chimique – CNRS, Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques - INPL
( NANCY Université), 1, Rue Grandville, BP 20451, 54001 Nancy cedex France.
Correo-e (e-mail): Laeticia.Fernandez-Moguel@ensic.inpl-nancy.fr
Resumen

AbstRAct

En el presente estudio se realizó lamodelación 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 lechofluidificado 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). Lacomparación 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 lechofluidificado 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 deactividad 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.

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 aneutralization 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 modelMTS 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 precipitationin 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
thesimulations, rendering satisfactory results.

Palabras clave: DFC, dinámica de fluidos computacional,
precipitación, reactor de lecho fluidificado,
método de clases
Keywords:
C FD, computational fluid dynamics,
precipitation, fluidized bed reactor, discrete
model
*Autora a quien debe enviarse la correspondencia
(Recibido: Mayo 12, 2009, Aceptado: Junio 11, 2009)

IntRoduccIón

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os reactores de...