Efecto de la turbulencia en la transferencia de momentum y calor en lechos empacados con baja relación de diámetros de tubo a partícula - Molina Herrera, Fernando Iván (Universidad Autónoma Metropolitana, 2015)
En este trabajo se analizó el efecto de incluir la turbulencia en la transferencia de momentum y calor en un lecho empacado a baja relación de diámetros de tubo a partícula (dt /dp ≈ 3). Para describir la hidrodinámica se emplearon las ecuaciones de Navier-StokesDarcy-Forchheimer temporalmente promediadas, junto con un modelo de turbulencia de dos ecuaciones (modelo de turbulencia κ-ε), para describir la producción y la disipación de energía cinética del flujo considerando un medio pseudo-homogéneo. Los resultados obtenidos con este modelo fueron comparados con un modelo hidrodinámico de flujo laminar, que no considera la producción y disipación de la energía cinética del flujo. En el modelo de flujo laminar se utilizaron parámetros efectivos para describir la transferencia de calor: coeficiente de transferencia de calor en la pared (hw) y conductividad térmica efectiva (keff), mientras que el modelo de flujo turbulento además de utilizar estos parámetros también se incluyó la conductividad térmica turbulenta (kt), como función de la viscosidad turbulenta (μeff). Los perfiles de temperatura radial y axial obtenidos con ambos modelos se compararon con datos experimentales de un lecho empacado a escala industrial. Se encontró que las predicciones de los perfiles de temperatura radial y axial con ambos modelos presentaron pequeñas diferencias, mientras que en sus respectivos perfiles radiales calculados para la componente de velocidad axial hay diferencias significativas. También se encontró que el modelo que incluye la turbulencia coincide mejor con las mediciones experimentales del flujo masico experimental, con un error calculado de 0.77%, en el balance de flujo masico para un numero de Reynolds promedio de partícula de 630. Por lo anterior se concluyó que el enfoque de flujo turbulento puede ser utilizado eficientemente para la caracterización de la hidrodinámi