DIF FlujosMultifasicos v3Feb14 Parte1
-
Upload
alberto-lozano-rivas -
Category
Documents
-
view
8 -
download
0
Transcript of DIF FlujosMultifasicos v3Feb14 Parte1
-
J. Ballesterrea de Mecnica de Fluidos
Diseo de Instalaciones de Fluidos_________________________________________________________
Tema 2 - Flujos multifsicos
v.3Feb14
Contenido
1. Introduccin
2. Dinmica de partculas en flujos
3. Transporte neumtico
4. Separacin inercial de partculas
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 2
-
1. Introduccin
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 3
1. Introduccin
Flujos multifsicos (medio disperso-m. continuo): Lquido-gas Gas-lquido Slido-gas
Procesos de transferencia entre fases Dinmica:
De fase continua De fase dispersa
Crecimiento / aglomeracin / deposicin de partculas Intercambio de calor Evaporacin Reaccin qumica
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 4
-
1. IntroduccinDistribuciones de tamao
Distribuciones de tamao de partcula. Distribuciones estadsticas de 2 parmetros adecuadas para
resultados de procesos de desintegracin (molienda, atomizacin de liquidos)
Modificadas en algunos casos (p.ej. Tamizado Truncado de la distribucin; distribuciones bimodales)
Distribuciones de 2 parmetros usuales: Normal Log-normal Rosin-Rammler
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 5
1. IntroduccinDistribuciones de tamao
Distribucin Rosin-Rammler. 2 parmetros:
k = Dimetro caracterstico n = parmetro de dispersin
Distribucin acumulada: Q=Fraccin de masa (o vol.) de
partculas con dimetro
-
Dimetros caractersticos (distribucinen nmero N(X)). Dimetros medios(mean diameters)
D10=D para media aritmtica Ds D30=D para media aritmtica Vols D32=Dimetro Medio de Sauter (SMD),
D con misma relacin Vol/Superficieque distribucin
1. IntroduccinDistribuciones y dimetros caractersticos
Curvas muy distintas en funcin del tipo de distribucin: Masa/volumen Nmero
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 7
qp
qii
pii
qp
q
p
pq XNXN
dXdXdNX
dXdXdNX
D
)(
)(
Mediana de la distribucin (median diam.): DVM=Mediana de la distrib. en volumen
2. Dinmica de las partculasFlujo alrededor de una esfera
Flujo alrededor de una esfera en funcin de Re
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 8
-
2. Dinmica de las partculasFuerza sobre la partcula
Flujo alrededor de una esfera en funcinde Re
Regmenes: Fluido ideal: FD=0 Stokes (sin separacin): FD=6RVr Con separacin de capa lmite:
C.L. laminar C.L. turbulenta
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 9
pDvDrDD
SSSD
FFeFF
dSnpdSndSnF
,,
rrr eVV rDD eFF
2. Dinmica de las partculasCoeficiente de arrastre, CD
CD = Fuerza de arrastre adimensionalizada:
Ley de Stokes (Re
-
2. Dinmica de las partculasEcuacin del movimiento de la partcula (1)
Se consideran las siguientes fuerzas que actan sobre la partcula: Arrastre Gravedad Flotacin
(se desprecian otras, suponiendo aceleracin lenta y p>> g): Basset, masa aadida) Ecuacin del movimiento de la partcula (2 Ley de Newton):
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 11
pgpggDppp
pgpggDrpggDD
p
gppDp
pp
VVVVACgmdtVd
m
VVVVACeVVACF
mmFgmdtVd
m
21
21
21
1;
2
rrpgr eVVVV
rDD eFF pV
pV
gV
gmp
2. Dinmica de las partculasEcuacin del movimiento de la partcula (2)
Ecuaciones por componentes para caso 2-D:
Notas: Permite calcular velocidd y trayectoria de partculas, conocido el campo
de Vg Ecuaciones acopladas a travs de Vr=|Vg-Vp| Para integrar, tener en cuenta que CD depende de Vr
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 12
pgpggDppp VVVVACgmdtVdm
21
ypygpggDpyppxpxgpggD
xpp
VVVVACgmdt
dVm
VVVVACdt
dVm
,,,
,,,
21
21
rV
rDD eFF pV
pV
gV
gmp
y
x
-
2. Dinmica de las partculasEj. - Velocidad de cada libre
Ec. para una partcula que cae en fluido en reposo(Vg=Vp,x=0; Vp=Vp,y):
Vp evoluciona hasta alcanzar valor constante, que cumple:
Para esfera de radio R, rgimen de Stokes y p>> g,
Diseo de Instalaciones de Fluidos Flujos Multifsicos / 13
221
pgDpp
p VACgmdtdV
m
ACgm
V
VACgm
gD
pp
pgDp
2
210 2
DF
pV
gmp
18
2 gDV pp