Caracterización de la transferencia de calor pared-lecho y análisis del efecto de la compresibilidad del gas en un lecho fluidizado mediante simulación CFD

摘要

A través de simulaciones numéricas CFD, el presente proyecto aborda la caracterización de la transferencia de calor entre la emulsión gas-partículas y la pared de un lecho fluidizado con aire en régimen total o parcialmente burbujeante. También se estudia el efecto que tiene sobre el coeficiente de transferencia de calor la inclusión de la compresibilidad del aire y la interacción térmica gas-partícula en la simulación. Para ello se realizan simulaciones numéricas del lecho fluidizado en una columna bidimensional, usando un modelo de dos fluidos Euleriano-Euleriano. En la resolución de las ecuaciones del modelo, se recurre al software comercial ANSYS Fluent. El proyecto lleva a cabo distintos bloques de simulaciones en las que se obtiene la transferencia de calor instantánea y media sobre la pared del lecho, así como su relación con la dinámica generada por el paso de burbujas cerca de la pared. Además los resultados obtenidos se comparan con los reportados en literatura especializada. Los resultados del proyecto muestran que el uso de la compresibilidad del gas incrementa el coeficiente de transferencia de calor resultante hasta en un 12% en los casos estudiados. El campo de burbujas cercano a la pared es el efecto dinámico determinante en la transferencia de calor, siendo menos relevante la influencia de las burbujas lejos de la pared. Los resultados del proyecto también indican que la transferencia de calor partícula-pared contribuye en un 90% al coeficiente de transferencia de calor, mientras que la transferencia de calor gas-pared solo participa en el restante 10%.