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Simulación dinámica computacional en tanques agitados de fondo cónico con turbina Rushton y de palas inclinadas
Computational fluid dynamics simulation in cone-bottom stirred tanks with a Rushton and pitchedblade turbines
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Simulación dinámica computacional en tanques agitados de fondo cónico con turbina Rushton y de palas inclinadas. (2023). Revista EIA, 20(40), 4010 pp. 1-22. https://doi.org/10.24050/reia.v20i40.1676
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La Dinámica de Fluidos Computacional (CFD en inglés) es una herramienta de uso frecuente
para la optimización y mejora de procesos. En este trabajo se utilizó la simulación CFD para
analizar la potencia más apropiada en sistemas agitados con tres diferentes tipos de conos
en el fondo del tanque y con dos tipos de impulsores: turbina de 4 palas inclinadas a 45°
(impulsor axial) y turbina Rushton estándar (impulsor radial). La simulación se realizó en un
tanque agitado con un diámetro de 27 cm y se analizó diferentes proporciones del diámetro
y altura del cono. Además, se evaluaron 4 velocidades de giro (50, 100, 300 y 600 rpm) para
describir el estado de transición a turbulento. Se utilizó el modelo de esfuerzo de Reynolds
(RSM en inglés) con un sistema de referencia móvil. Los resultados de este estudio indican
que hay disminución de la potencia con el impulsor de tipo axial a bajos números de Reynolds
mientras que para el impulsor de tipo radial se presenta un aumento en los valores de potencia
cuando se incluye el cono dentro del tanque. Al incrementar el número de Reynolds se tiene
un incremento exponencial de la potencia-volumen de cada impulsor. Además, la inclusión
de un impulsor de 4 palas inclinadas en un régimen entre laminar y transición evidencia un
ahorro significativo en el consumo de potencia y para regímenes turbulentos la inclusión de
geometrías en el fondo del tanque afecta el consumo de potencia. Finalmente, los resultados
son validados utilizando datos experimentales y muestran que las desviaciones absolutas son
menores al 4 %.
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- ANSYS. (2009a). Reynolds stress model [Online]. https://www.sharcnet.ca/Software/Fluent12/html/th/node79.htm (Accessed: 20 May 2022)
- ANSYS. (2009b). Standard k-ε - Model. [Online]. https://www.sharcnet.ca/Software/Fluent12/html/th/node58.htm (Accessed: 20 May 2022)
- Chudacek, M. W. (1985). Suspension in profiled mixing. Chemical Engineering Science, 40(3), pp. 385–392 https://doi.org/10.1016/0009-2509(85)85100-9
- Coroneo, M.; Montante, G.; Paglianti, A.; Magelli, F. (2011). CFD prediction of fluid flow and mixing in stirred tanks: Numerical issues about the RANS simulations. Computers and Chemical Engineering, 35(10), pp. 1959–1968 https://doi.org/10.1016/j.compchemeng.2010.12.007
- Daubert, T. E. (1998). Evaluated equation forms for correlating thermodynamic and transport properties with temperature. Industrial & Engineering Chemistry Research, 37(8), pp. 3260-3267 https://doi.org/10.1021/ie9708687
- Delgadillo, J. A.; Rajamani, R. K. (2005). A comparative study of three turbulence-closure models for the hydrocyclone problem. International Journal of Mineral Processing, 77(4), pp. 217–230 https://doi.org/10.1016/j.minpro.2005.06.007
- Dong, J.; Hu, B.; W Pacek, A.; Yang, X.; Miles, N. (2016). The Effect of Bottom Shape and Baffle Length on the Flow in Stirred Tanks in Turbulent and Transitional Flow. International Academy of Mechanical and Mechatronic Engineering, 10(9), pp. 1644–1653 https://doi.org/10.5281/zenodo.1126537
- Guha, D.; Ramachandran, P. A.; Dudukovic, M. P.; Derksen, J. J. (2008). Evaluation of Large Eddy Simulation and Euler-Euler CFD for Solids Flow Dynamics in a Stirred Tank Reactor. American Institute of Chemical Engineers AIChE, 54(3), pp. 766–788 https://doi.org/10.1002/aic.11417
- Joshi, J. B.; Nere, N. K.; Rane, C. V.; Murthy, B. N.; Mathpati, C. S.; Patwardhan, A. W.; Ranade, V. V. (2011a). CFD simulation of stirred tanks: Comparison of turbulence models. Part I: Radial flow impellers. Canadian Journal of Chemical Engineering, 89(1), pp. 23–82 https://doi.org/10.1002/cjce.20446
- Joshi, J. B.; Nere, N. K.; Rane, C. V.; Murthy, B. N.; Mathpati, C. S.; Patwardhan, A. W.; Ranade, V. V. (2011b). CFD simulation of stirred tanks: Comparison of turbulence models (Part II: Axial flow impellers, multiple impellers and multiphase dispersions). Canadian Journal of Chemical Engineering, 89(4), pp. 754–816 https://doi.org/10.1002/cjce.20465
- Lane, G. L.; Koh, P. T. L. (1997). CFD Simulation of a Rushton Turbine in a Baffled Tank, International Conference on Computational Fluid Dynamics in Mineral & Metal Processing and Power Generation. Clayton South, Victoria, Australia, pp. 377-386. https://www.cfd.com.au/cfd_conf97/papers/lan035.pdf
- Li, L.; Chen, N.; Xiang, K.; Xiang, B. (2018). CFD simulation of hydrodynamics characteristics in a tank stirred by a hollow self‐inducing impeller. Canadian Journal of Chemical Engineering, 96(8), pp. 1-12 https://doi.org/10.1002/cjce.23135
- Martínez, F. M.; Valencia, A. (2010). Estudio numérico de la fluidodinámica de un estanque de agitación utilizando método de mallas deslizantes (Tesis de pregrado en Ingeniería Civil), Chile, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de
- Ingeniería Mecánica, Chile, p. 90. https://repositorio.uchile.cl/handle/2250/103931
- McCabe, W. L.; Smith, J. C.; Harriot, P. (2007). Operaciones Unitarias En Ingeniería Química. McGraw Hill, pp. 260-281.
- Micale, G.; Montante, G.; Grisafi, F.; Brucato, A.; Godfrey, J. (2000). CFD Simulation of Particle Distribution in Stirred Vessels. Chemical Engineering Research and Design, 78(3), pp. 435-444 https://doi.org/10.1205/026387600527338
- Montante, G.; Lee, K. C.; Brucato, A.; Yianneskis, M. (2001). Numerical simulations of the dependency of flow pattern on impeller clearance in stirred vessels. Chemical Engineering Science, 56(12), pp. 3751-3770 https://doi.org/10.1016/S0009-2509(01)00089-6
- Motamedvaziri, S.; Armenante, P. M. (2012). Flow regimes and surface air entrainment in partially filled stirred vessels for different fill ratios. Chemical Engineering Science, 81, pp. 231–250 https://doi.org/10.1016/j.ces.2012.05.050
- Naeeni, S. K.; Pakzad, L. (2019). Droplet size distribution and mixing hydrodynamics in a liquid–liquid stirred tank by CFD modeling. International Journal of Multiphase Flow, 120, p. 103100 https://doi.org/10.1016/j.ijmultiphaseflow.2019.103100
- Ochieng, A., & Onyango, M. S. (2008). Homogenization energy in a stirred tank. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 47(9-10), pp. 1853-1860. https://doi.org/10.1016/j.cep.2007.10.014
- Ochieng, A.; Onyango, M. S.; Kumar, A.; Kiriamiti, K.; Musonge, P. (2008). Mixing in a tank stirred by a Rushton turbine at a low clearance. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 47(5), pp. 842-851 https://doi.org/10.1016/j.cep.2007.01.034
- Paul, E. L.; Atiemo-Obeng, V. A.; Kresta, S. M. (2004). Handbook of industrial mixing, New Jersey, John Wiley & Sons, Inc., pp. 359-375.
- Pukkella, A. K.; Vysyaraju, R.; Tammishetti, V.; Rai, B.; Subramanian, S. (2019). Improved mixing of solid suspensions in stirred tanks with interface baffles: CFD simulation and experimental validation. Chemical Engineering Journal, 358, pp. 621–633 https://doi.org/10.1016/j.cej.2018.10.020
- Sheikhi, N.; Najafi, M.; Enjilela, V. (2020). Modifying a meshless method to solving κ− ε turbulent natural convection heat transfer. International Journal of Modern Physics C, 31(01), p. 2050014 https://doi.org/10.1142/S012918312050014X
- Versteeg, H. K.; Malalasekera, W. (1995). An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The volume finite method (1st ed.), London, Pearson education, pp. 1-40.
- Wu, H.; Patterson, G. K. (1989). Laser-Doppler measurements of turbulent-flow parameters in a stirred mixer. Chemical Engineering Science, 44(10), pp. 2207–2221 https://doi.org/10.1016/0009-2509(89)85155-3
- Wutz, J.; Waterkotte, B.; Heitmann, K.; Wucherpfennig, T. (2020). Computational fluid dynamics (CFD) as a tool for industrial UF/DF tank optimization. Biochemical Engineering Journal, 160, p. 107617 https://doi.org/10.1016/j.bej.2020.107617
