Abstract
A fluid flow analysis and particle trajectory in a 5 t molten capacity scaled 1:2 model of a reverberatory furnace was performed using both physical and numerical simulation. The design of the system allowed studying the behavior of the liquid in a system agitated by impellers. The parameters studied were, rotating speed, shape and height of the impeller. The physical and numerical simulations were used to determine circulation and mixing times, fluid flow patterns and velocity profiles in the agitation and melting chambers. Using experimental data, it was possible to establish the interaction between turbulent flow and circulating solid particles. The original design of the reverberatory furnace was modified based on the physical and numerical simulation analysis. The new design showed an increased magnesium removal rate by means of a more efficient and faster mixing.
Highlights
Analysis of fluid flow in a stirred reverberatory furnace with different impellers, by physical and numerical modeling
The design of the system allowed studying the behavior of the liquid in a system agitated by impellers
It was possible to establish the interaction between turbulent flow and circulating solid particles
Summary
La agitación en reactores se usa, ampliamente, en procesos industriales para favorecer el mezclado de fluidos individuales o multifase con otros líquidos o sólidos. Uno de los parámetros cruciales es el tiempo de mezclado, definido como el tiempo que tardan en unirse eficientemente los reactantes agregados en un reactor ya que, por ejemplo, en hornos de reverbero usados para el reciclaje y refinación de aluminio secundario, este influye sobre el gasto de combustible y la operación eficiente del horno[1]. Barresi[8] investigó la interacción entre el flujo turbulento y reacciones que ocurren rápidamente y concluyó que la velocidad de reacción se ve afectada por variables tales como grado de agitación, temperatura del baño, tamaño de partícula, tiempo de residencia de las partículas, etc. Con base en lo anterior, el objetivo de este trabajo es caracterizar el comportamiento del flujo de fluidos dentro de un horno de reverbero agitado con impulsores de diversas geometrías, para determinar los tiempos de circulación, los tiempos de mezclado y la trayectoria de partículas, mediante el modelado físico y numérico. Se ha llevado a cabo mediante el software FLUENT, utilizando el modelo K – e [12 y 13] para determinar los campos de velocidad del fluido en el sistema y las trayectorias de partículas
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