La Importancia del Tiempo de Mezcla en Reactores Metalúrgicos Intensamente Agitados: Aplicado a Reacciones de Descarbonización
Autores: Chanouian, Serg; Larsson, Henrik; Ersson, Mikael
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales estructurales
Palabras clave
Metalurgia
Modelado
Dinámica de fluidos
Reacciones químicas
Descarbonización
Suministro de oxígeno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 3
Citaciones: Sin citaciones
En los procesos de convertidores metalúrgicos, la modelización numérica es una herramienta útil para comprender la complejidad de los sistemas. En este artículo, presentamos un modelo práctico que acopla la dinámica de fluidos y las reacciones químicas para explorar el impacto del tiempo de mezcla en la descarbonización. Utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD), en este estudio, investigamos un reactor metalúrgico arbitrario con suministro continuo de oxígeno, centrándonos en el sistema Fe-C-O. El modelo emplea equilibrio local, un limitador de turbulencia y el método de volúmenes finitos para la transferencia de masa, momento y energía. Los puntos de inyección de trazadores en la región ascendente del penacho de gas exhiben una mezcla más rápida, y una comparación de casos de reacción revela tasas de descarbonización distintas basadas en la distribución de inyección de oxígeno y la influencia de la turbulencia en las reacciones. En general, aunque el tiempo de mezcla es importante, los resultados muestran que este sistema está gobernado principalmente por la termodinámica y el suministro de oxígeno, y un aumento del 270% en el tiempo de mezcla tuvo un pequeño impacto en el contenido final de carbono.
Descripción
En los procesos de convertidores metalúrgicos, la modelización numérica es una herramienta útil para comprender la complejidad de los sistemas. En este artículo, presentamos un modelo práctico que acopla la dinámica de fluidos y las reacciones químicas para explorar el impacto del tiempo de mezcla en la descarbonización. Utilizando dinámica de fluidos computacional (CFD), en este estudio, investigamos un reactor metalúrgico arbitrario con suministro continuo de oxígeno, centrándonos en el sistema Fe-C-O. El modelo emplea equilibrio local, un limitador de turbulencia y el método de volúmenes finitos para la transferencia de masa, momento y energía. Los puntos de inyección de trazadores en la región ascendente del penacho de gas exhiben una mezcla más rápida, y una comparación de casos de reacción revela tasas de descarbonización distintas basadas en la distribución de inyección de oxígeno y la influencia de la turbulencia en las reacciones. En general, aunque el tiempo de mezcla es importante, los resultados muestran que este sistema está gobernado principalmente por la termodinámica y el suministro de oxígeno, y un aumento del 270% en el tiempo de mezcla tuvo un pequeño impacto en el contenido final de carbono.