Simulación acoplada CFD-PBM de dispersiones líquido-líquido en un extractor de lecho fluidizado por pulverización: Comparación de tres métodos numéricos
Autores: Dan, Zheng; Wei, Zou; Chuanfeng, Peng; Yuhang, Fu; Jie, Yan; Fengzhen, Zhang
Idioma: Inglés
Editor: Hindawi
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Industria y tecnología química
Palabras clave
DQMOM
lí
quido
extractor de lecho
caracterí
sticas de ingenierí
a quí
mica
có
digo numé
rico acoplado
mé
todo de cuadratura directa
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o de las gotas
simulaciones de dispersiones lí
quidas
modelo de equilibrio de població
n
momento numé
rico representativo
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Se ha realizado un código numérico acoplado del modelo de Euler-Euler y el modelo de equilibrio de población (PBM) de las dispersiones líquido-líquido en un extractor de lecho fluidizado por pulverización (SFBE) para investigar el comportamiento hidrodinámico. Para resolver el PBE se utiliza un método de clases (MC) y dos métodos numéricos representativos basados en momentos, a saber, un método de momentos en cuadratura (QMOM) y un método de momentos en cuadratura directa (DQMOM), para evaluar el efecto del método numérico. El objetivo de este artículo es comparar los resultados obtenidos por los tres métodos para resolver el balance de población durante la mezcla bifásica líquido-líquido en un SFBE. Los resultados predichos revelan que el CM tiene la ventaja de calcular directamente la distribución del tamaño de las gotas (DSD), pero es costoso computacionalmente si se necesita un gran número de intervalos. Los MOM (QMOM y DQMOM) son preferibles para acoplar la solución PBE con códigos CFD para simulaciones de dispersiones líquido-líquido debido a su fácil aplicación, razonable precisión y alta fiabilidad. Los resultados comparativos demostraron la idoneidad del DQMOM para modelizar el extractor de lecho fluidizado por pulverización con rotura y agregación simultáneas de gotas. Este trabajo aumenta la comprensión de las características de ingeniería química de los sistemas multifásicos y proporciona una base teórica para el diseño cuantitativo, el escalado y la optimización de dispositivos multifásicos.
Descripción
Se ha realizado un código numérico acoplado del modelo de Euler-Euler y el modelo de equilibrio de población (PBM) de las dispersiones líquido-líquido en un extractor de lecho fluidizado por pulverización (SFBE) para investigar el comportamiento hidrodinámico. Para resolver el PBE se utiliza un método de clases (MC) y dos métodos numéricos representativos basados en momentos, a saber, un método de momentos en cuadratura (QMOM) y un método de momentos en cuadratura directa (DQMOM), para evaluar el efecto del método numérico. El objetivo de este artículo es comparar los resultados obtenidos por los tres métodos para resolver el balance de población durante la mezcla bifásica líquido-líquido en un SFBE. Los resultados predichos revelan que el CM tiene la ventaja de calcular directamente la distribución del tamaño de las gotas (DSD), pero es costoso computacionalmente si se necesita un gran número de intervalos. Los MOM (QMOM y DQMOM) son preferibles para acoplar la solución PBE con códigos CFD para simulaciones de dispersiones líquido-líquido debido a su fácil aplicación, razonable precisión y alta fiabilidad. Los resultados comparativos demostraron la idoneidad del DQMOM para modelizar el extractor de lecho fluidizado por pulverización con rotura y agregación simultáneas de gotas. Este trabajo aumenta la comprensión de las características de ingeniería química de los sistemas multifásicos y proporciona una base teórica para el diseño cuantitativo, el escalado y la optimización de dispositivos multifásicos.