Modelo de Advección Pura Diseño de Reactores Químicos
F.Cunill, M.Iborra, J.Tejero
Para flujo laminar en tubos cortos, o bien flujo laminar de fluidos viscosos, no puede aplicarse el modelo de dispersión, con significado físico, ya que la desviación del flujo respecto al flujo en pistón viene producida por el perfil parabólico de velocidades. En estas situaciones es más conveniente usar el modelo de convección pura. Las funciones de distribución son, en este caso, muy sensibles al modo de introducción y medida del trazador, por lo que se distinguen las siguientes situaciones para una entrada en impulso:
1. proporcional a la distribución parabólica de velocidades y una recogida similar, la expresión matemática de la curva E es
2. proporcional a la distribución parabólica de velocidades y una recogida uniforma (frente plano) o viceversa, la curva que se obtiene responde a
3. en la que el trazador se distribuye uniformemente (frente plano) tanto a la entrada como a la salida, la ecuación a emplear es
La relación entre las citadas distribuciones es
siendo E(θ) la función distribución adecuada para la simulación del recipiente real, aunque las otras dos sean más fáciles de obtener experimentalmente.
La siguiente figura muestra la forma de las curvas anteriores.
El modelo de convección pura supone que cada elemento de fluido circula por el tubo sin interaccionar con los demás, es decir, circulando por capas. En consecuencia, dadas sus propiedades físicas, los gases presentan normalmente un régimen de dispersión mientras que los líquidos pueden presentar ambos.
El siguiente diagrama permite determinar en qué régimen se está trabajando y qué modelo es el adecuado siempre que el flujo sea laminar, no siendo válido para flujo turbulento.
Para ello es necesario localizar en el diagrama el punto que corresponde al fluido usado (número de Schmidt, Sc), las condiciones de flujo (número de Reynolds, Re) y la geometría del recipiente (Longitud/diámetro, L/dt).
2. proporcional a la distribución parabólica de velocidades y una recogida uniforma (frente plano) o viceversa, la curva que se obtiene responde a
3. en la que el trazador se distribuye uniformemente (frente plano) tanto a la entrada como a la salida, la ecuación a emplear es
La relación entre las citadas distribuciones es
siendo E(θ) la función distribución adecuada para la simulación del recipiente real, aunque las otras dos sean más fáciles de obtener experimentalmente.
La siguiente figura muestra la forma de las curvas anteriores.
El modelo de convección pura supone que cada elemento de fluido circula por el tubo sin interaccionar con los demás, es decir, circulando por capas. En consecuencia, dadas sus propiedades físicas, los gases presentan normalmente un régimen de dispersión mientras que los líquidos pueden presentar ambos.
El siguiente diagrama permite determinar en qué régimen se está trabajando y qué modelo es el adecuado siempre que el flujo sea laminar, no siendo válido para flujo turbulento.
Para ello es necesario localizar en el diagrama el punto que corresponde al fluido usado (número de Schmidt, Sc), las condiciones de flujo (número de Reynolds, Re) y la geometría del recipiente (Longitud/diámetro, L/dt).
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