Improving internal flow of coiled stirred tanks
Los reactores de tanque agitados enchaquetados son empleados extensamente en las industrias químicas. Cuando se emplean para reacciones altamente exotérmicas, se emplean chaquetas o serpentines para remover el calor. Los serpentines internos afectan considerablemente el flujo dentro del reactor, ya que sus tubos proporcionan una resistencia a la circulación del flujo. El objetivo de este artículo es mostrar que el diseño de recipientes con serpentines puede ser mejorado, ya que muchos diseños actuales siguen muy de cerca la geometría propuesta por Oldshue y Gretton (ver bibliografía del documento), la cual se cree que afecta el flujo considerablemente. La idea es simular el flujo para el dispositivo experimental ya descrito anteriormente, y para algunas geometrías propuestas para indicar como se puede mejorar el flujo interno. Los resultados muestran una ganancia en considerable en el desempeño cuando se realizan alteraciones especiales, especialmente en la forma del arreglo del serpentín.
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Improving internal flow of coiled stirred tanks
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Multiphase particle image velocimetry measurements in an aerated stirred tank
En el estado del arte de la investigación de flujos multifase, se llevan a cabo simulaciones numéricas dependientes del tiempo y en tres dimensiones. Para la validación de tales simulaciones, es crucial la disponibilidad de datos de medida cuantitativos. En este estudio, se miden campos de flujo de ángulo resuelto y ánfulo promedio del líquido en la vecindad de un agitador de Rushton en un tanque agitado, con el uso de la Velocimetría de Imagen de Partícula (PIV), Los campos de flujo de líquido en fase simple se compararon con los campos de flujo del líquido en un tanque de agitación aireado. Se observaron los vértices de rastro característicos en el flujo de fase simple. Cuando se aireaba el tanque, los vértices de rastro desaparecían. Además, el campo de flujo tendía a ser menos periódico que sin gas. Las velocidades medidas en la región de barrido del agitador fueron mucho más bajas que en el caso en el que el gas estaba presente. Las fluctuaciones de velocidad de líquido absolutas en presencia del gas fueron menores que sin gas, pero cuando se relacionaban con las fluctuaciones de la velocidad relativa, eran significativamente mayores que en el flujo de fase simple.
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Validation of the ORCA CFD software for three stirred tank configurations , rushton turbine impellers, pitched bladed impeller, and the Ekato interming impeller
Los tanques agitados se emplean ampliamente en las industrias de procesamiento químico para mezclado, dispersiones líquido-líquido, dispersiones gas-líquido, formación de suspensiones, transferencia de calor, transferencia de masa, y reacciones químicas. La mezcla eficiente es crucial para los resultados de todos estos procesos. Para estas aplicaciones, un mezclado pobre puede tener serias consecuencias, como formación excesiva de subproductos, calidad inconsistente de productos en mezclas, distribuciones de tamaño de partícula amplias en procesos de cristalización, y bajas velocidades de transferencia de calor y masa en biorreactores. Este documento examina tres casos de validación de CFD (Computer Fluid Dynamics, Dinámica de Fluidos por Computador) para el paquete ORCA CFD. Estos casos, variaciones de procesos empleados en las industrias farmacéuticas y químicas, están basados en un reactor por lotes con varios tipos de mezcladores: tres turbinas Rushton en serie, una turbina de cuchillas inclinadas (PBT), y el agitador Ekato Interming. La experimentación para estos sistemas fue completada usando las técnicas de Velocimetría de Imagen de Partícula (PIV) y Fluorescencia Inducida de Láser Planar (PLIF).
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Validation of the ORCA CFD software for three stirred tank configurations , rushton turbine impellers, pitched bladed impeller, and the Ekato interming impeller
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A torus model containing a sliding well-mixed zone as a way to represent mixing process at unsteady stirring conditions in agitated vessels
Es artículo investiga el modelamiento del fenómeno de mezcla que ocurre en condiciones de agitación no estacionarias en recipientes agitados. En particular, se propone un nuevo modelo de reactor toroidal, incluyendo una zona de buena mezcla y una zona de transporte. La originalidad del arreglo de reactores ideales desarrollada aquí es debida a la localización dependiente del tiempo de los límites entre las dos zonas. El concepto es aplicado a un modelo de la influencia positiva de condición de agitación no estacionaria sobre un proceso de homogenización; el modelo evita la discontinuidad del balance de masa durante del transiciones desde condiciones de agitación de estado estacionario a condiciones no estacionarias. Para averiguar la confiabilidad del modelo propuesto, se llevaron a cabo corridas experimentales con fluidos altamente viscosos en un tanque agitado. El agitador empleado es de cinta helicoidal no estándar, ajustado con un ancla en el fondo. Se registró el grado de homogeneidad en el tanque empleando un método de conductividad después de una inyección de rastreo. Se muestra que, para un sistema dado de mezcla y fluido agitado, los parámetros del modelo son fáciles de estimar, y que el modelamiento resulta ser cercano a los datos experimentales. Además, parece que este modelo permite la derivación fácil de la ley de control, lo cual es una gran ventaja cuando se optimiza la dinámica de un proceso de mezclado.
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Design and analysis of a linear type electromagnetic stirrer
La agitación electromagnética de aleaciones metálicas es principalmente usada para refinar la estructura de grano de las coladas (castings). Esta técnica imprime una homogeneidad creciente en las aleaciones. En este documento se presenta un enfoque orientado de diseño de un agitador electromagnético lineal. Se propone un modelo matemático de tal agitador, para obtener soluciones de campo electromagnético. Las soluciones de campo obtenidas se comparan con aquellas obtenidas del modelo de elementos finitos. Fue investigada la influencia de la frecuencia de excitación y la corriente en la densidad de corriente inducida, y la fuerza axial y su variación con el radio. Se presentan resultados experimentales obtenidos a partir de un prototipo.
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Modelling three-dimensional rotating flows in cylindrical-shaped vessels
Se estudian dos mezcladores de rodillo que corren a varias velocidades de rotación: uno de ellos con un agitador simple, y el otro con dos agitadores. Los agitadores se fijan en la tapa del recipiente, y el movimiento se imprime por la rotación del recipiente externo. Se consideran dos orientaciones distintas del mezclador, generando campos de flujo rotatorios horizontales o verticales. Se llevan a cabo tres simulaciones numéricas tridimensionales sobre las ecuaciones de flujo completo en un sistema de coordenadas polares cilíndricas, a través de un arreglo de corrección de presión Taylor-Galerkin, de elementos finitos y de escalones de tiempo semi-implícito. Los resultados reflejan una concordancia excelente con respecto a los hallazgos experimentales equivalentes. La motivación de este trabajo es desarrollar tecnología avanzada para modelar el amasado de rodillos. El último objetivo es predecir y ajustar el diseño de los mezcladores de rodillo, de tal forma que se pueda alcanzar notablemente un procesamiento de rodillos óptimo, con referencia a la entrada local de la velocidad de trabajo.
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Optimisation of stirrer designs in a mode stirred chamber using TLM
Este documento describe un método para modelar un agitador empleando el método TLM (Transmission Line Matrix, Matriz de Transmisión de Línea). Se desarrolló un proceso que automatiza el proceso de construir la forma del agitador con fronteras delgadas mientras el agitador rota. Se alcanzaron las mejoras en el desempeño del agitador mediante el doblado de las placas de un agitador simple. Se define una medida de calidad para un agitador, la cual esta basada en un modelo de espacio libre, y esta mediad se usa dentro de un algoritmo genético para optimizar el diseño del agitador. Se muestra el diseño óptimo para mejorar el desempeño en tres tamaños de cámara diferentes.
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Fundamentos, análisis y discusión sobre el concepto de clase de una tubería
En el presente artículo se tratan conceptos de interés, íntimamente relacionados con la problemática de la selección de las tuberías. En especial se análiza y revisa el concepto de ?clase de una tubería?, aprovechando la oportunidad para precisar el origen técnico de su fundamento y además formular las críticas del caso, para quienes, en la selección de las tuberías entre la variedad que ofrece el mercado, consideran a la ?clase? como el criterio único y por excelencia, para la adopción del material de las mismas. Se adelanta, o se recuerda, que el concepto de ?clase? está relacionado únicamente con la solicitación debida a la ?presión interna? en régimen permanente o en reposo. Las solicitaciones por ?golpe de ariete? y por ?cargas externas?, deberán también ser consideradas e implicarán la verificación de la ?clase? seleccionada.
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Aislamiento térmico de tuberías con acompañamiento de vapor
El artículo esta publicado en el website de Alcion (Madrid, Barcelona, España). Existen casos en los cuales un aislamiento térmico convencional no es suficiente para mantener el régimen térmico necesario del objeto aislado. En tales casos, además del aislamiento térmico se utiliza un calentamiento complementario de dicho objeto. Este calentamiento se utiliza fundamentalmente en tuberías para el transporte a distancias considerables de una sustancia con temperatura dada o con una viscosidad tal que luego de interrumpida la circulación ésta se incrementa considerablemente. En el artículo se exponen las peculiaridades del cálculo del espesor del aislamiento térmico de una tubería principal con acompañamiento de vapor y se presenta la metodología que permite determinar dicho espesor.
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Aislamiento térmico de tuberías con acompañamiento de vapor
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Determinación de la caída de presión para flujos bifásicos en tuberías verticales
El flujo multifásico se define como el flujo simultaneo de varias fases. Normalmente, para el estudio de este fenómeno se trabaja con flujos bifásicos gas-líquido, principalmente por ser el caso más sencillo y más utilizado. En este trabajo, se determinó la caída de presión experimental de tres tuberías de diferentes diámetros, dispuestas verticalmente en dos sistemas bifásicos: agua-aire y solución de glicerina-aire. A través del modelo de Chokshi et. al. (ver bibliografía del documento), se calculó la caída de presión para estos sistemas y se comparó con la obtenida experimentalmente para así verificar la eficiencia del modelo.
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Determinación de la caída de presión para flujos bifásicos en tuberías verticales