Estudio numérico del mezclado en un lecho fluidizado bidimensional

La fluidización es un proceso por el cual un grupo de partículas sólidas se comporta como un fluido cuando un gas o líquido las atraviesa. El estudio y comprensión de la fluidización y del proceso de mezclado es muy importante para muchos procesos industriales. Aunque se han realizado muchos estudios sobre diferentes fenómenos durante el proceso de fluidización, todavía sigue existiendo una necesidad de comprender con profundidad los diferentes fenómenos que ocurren durante esta, en particular en el proceso de mezclado, de ahí la realización de este trabajo. El presente trabajo se centra en el estudio de simulación numérica del proceso de mezclado en un lecho fluidizado bidimensional (2D). Para ello se utilizó el programa de código abierto MFiX para resolver las ecuaciones constitutivas del modelo de dos fluidos (Euler-Euler), mediante el cual se tratan tanto las fases sólidas como la fase gas como dos medios continuos. Posteriormente se empleó el programa Matlab para el postproceso de los resultados. Se estudió la influencia que tienen la velocidad superficial y el tamaño de las partículas en el tiempo de mezclado del lecho. Y se compararon los resultados obtenidos en las simulaciones con los resultados obtenidos de forma experimental en un lecho de iguales características, ya realizados en un trabajo previo. Por tanto, en este proyecto se estudia el tiempo de mezclado obtenido de simulaciones numéricas para tres tamaños de partículas distintas, sometiendo cada partícula a tres velocidades de fluidización diferentes. Los resultados muestran que en los tres casos al aumentar la velocidad del gas el tiempo de mezclado disminuye. Por otro lado, de entre los tres tipos de partícula estudiados, aquellas de un tamaño intermedio muestran tiempos de mezclado menores, mientras que la tendencia de los otros dos tipos de partículas presenta un comportamiento más complejo. Los resultados obtenidos de la simulación muestran una tendencia similar a los resultados experimentales con los que se ha comparado.Fluidization is a process in which solid particles behave like a fluid when a gas or liquid passes through them. Studying and understanding the fluidization and mixing processes is very important for many industrial processes. Although many researches about different phenomena during fluidization process have been done, there still remains a need of a deeper understanding of the different phenomena involved, in particular in the mixing process. Hence the importance of the following work. The present research project focuses on the numerical simulation study of the mixing process in a two-dimensional fluidized bed (2D). In order to do this, the open source code MFiX has been used to solve the constitutive equations of the two-fluid model (Euler-Euler) through which solid and gas phases are treated as two continuous mediums. Subsequently, Matlab software has been used for the post processing of the results. The influence of both the gas superficial velocity and the size of the particles in the mixing time has been studied. Moreover, the results of the simulations have been compared with the ones obtained experimentally in a previous work in a bed of the same characteristics. Therefore, in this research project, the mixing time for three different sizes of particles is studied, in which each particle is subjected to three different fluidization speeds. The results show, in all three cases, that increasing the gas velocity reduces the mixing time. On the other hand, among the three types of particles under study, the intermediate size particles show a shortest mixing time while the trend of the other two types of particles has a more complex behavior. The simulation results are in agreement with the trend shown by the experimental results.Ingeniería Industria