Modelo Hidrodinámico para la Velocidad de un Par de Burbujas Ascendiendo en Línea

Abstract

ResumenSe presenta un análisis hidrodinámico de la interacción de dos burbujas esféricas del mismo tamaño alineadas en la dirección de un flujo uniforme, laminar, newtoniano e incompresible. La burbuja puntera se considera aislada y la burbuja acarreada (segunda burbuja) está sujeta a la acción de cuatro fuerzas: flotación, arrastre cuasiestacionario, impulso del fluido y masa agregada. Aplicando un balance de fuerzas sobre cada burbuja se obtuvo una nueva expresión para la velocidad de ascenso de la burbuja acarreada. La expresión se comparó con mediciones experimentales, realizadas por otros autores citados en la literatura, para números de Reynolds de 3.06, 21.5 y 35.4 y se obtuvo un error relativo promedio entre 1.2% y 2.1%. Se discuten dos alternativas para aproximar la reducción del arrastre sobre la burbuja acarreada. Se encontró que el arrastre cuasiestacionario no puede incorporar el efecto total de la estela sobre la burbuja acarreada.Palabras clave: modelo hidrodinámico, velocidad de burbujas, efecto de la estela, arrastre Hydrodynamic Model for the Velocity of a Bubble Pair Rising In-line AbstractA hydrodynamic analysis on the interaction of two equal-size spherical bubbles aligned on the direction of a uniform, laminar, newtonian and incompressible flow, is presented. The leading bubble is considered as an isolated bubble and the trailing bubble (second bubble) is subjected to four forces: buoyancy, quasisteady drag, fluid impulse and added mass. By applying a force balance on each bubble, an expression for the rising velocity of the trailing bubble was obtained. Comparison of this expression with existing experimental data for 3.06, 21.5 and 35.4 Reynolds number was performed, obtaining a relative average error between 1.2% and 2.1%. Two possible approaches on the trailing bubble drag reduction effect are discussed. It was found that a quasisteady drag is, by itself, unable to incorporate the whole wake effect on the trailing bubble.

Simulación de un Reactor Anaerobio Discontinuo utilizado para la Producción de Hidrógeno mediante Dinámica de Fluidos Computacional

“…Los sistemas multifásicos, en donde una fase (gaseosa, líquida o sólida) se encuentra dispersa en forma de partículas en una fase fluida continua son comúnmente utilizados en un gran número de dispositivos de la industria de procesos químicos, petroquímicos, biológicos, ambientales, metalúrgicos, farmacéuticos, etc. (Ramírez et al, 2007). En estos sistemas, hay muchas variables que afectan el rendimiento, como la agitación, la relación inicial entre concentración de sustrato y biomasa (F/M), las características geométricas, la temperatura y la estrategia de alimentación (Novaes et al, 2010).…”