Estudio de la pérdida de carga en lechos de partículas mediante la utilización de CFD

Abstract

La determinación de la pérdida de carga (ΔP) en lechos fijos es un aspecto fundamental en el diseño de reactores, debido a los significativos costos asociados a la impulsión de fluidos a través del lecho. Además, la determinación de su correcto valor es imprescindible porque el diámetro de tubo resultante debe luego compatibilizarse con una apropiada velocidad de transferencia de calor desde o hacia el exterior del tubo. A pesar de existir un número importante de estudios reportados en la bibliografía sobre el tema, y de las numerosas expresiones predictivas empíricas y modelísticas propuestas (A. Montillet et al., Chem. Eng. and Processing, 46: 329-333 (2007)), puede apreciarse una considerable dispersión en los resultados de diferentes autores, esencialmente para valores elevados del número de Reynolds. En este trabajo se aplica la técnica de fluidodinámica computacional (CFD), a través del programa Fluent 6.2.16 y el generador de mallas Gambit 2.2.30. Se utiliza la metodología de Fronteras Periódicas para obtener información sobre la pérdida de carga en lechos fijos de partículas esféricas para diferentes porosidades y valores del número de Reynolds. La simulación se realiza en 3D y se incluyen diferentes arreglos espaciales para reproducir diversas porosidades del lecho. Los resultados obtenidos evidencian una muy buena concordancia con los datos experimentales de Montillet (referencia mencionada previamente) mientras que se apartan apreciablemente, para elevados números de Reynolds ( > 500), de los valores predichos por un conjunto de correlaciones pre-existentes. Se analiza y discute esta situación.