Simulación computacional de flujo en dos-fases en un evaporador Roberts

Abstract

El objetivo de la investigación fue determinar el comportamiento de los campos de velocidades, temperaturas y presiones del jugo de caña, como fluido de estudio, de un sistema de dos-fase de un evaporador Roberts. Para simular computacionalmente el movimiento de la partícula del fluido en un medio ambiente de dos-fases se usó el código CFX-ANSYS, el cual calcula el campo del flujo por el Método del Volumen Finito. Asimismo, se registraron las condiciones del flujo tanto de jugo como de vapor a la entrada y salida de un evaporador Roberts de 785 m2 de Industrial Pucalá en Chiclayo. Para validar el perfil del campo de temperatura simulados computacionalmente se tomaron datos experimentales del jugo hirviendo, colocando bulbos de temperatura sobre la calandria del evaporador. Resultados obtenidos de la simulación computacional de los campos de velocidad, temperatura y presión del jugo de caña de un evaporador Roberts mostraron que la velocidad del jugo cae dramáticamente en el fondo y calandria del evaporador. Recirculación de jugo abundante ocurre entre la línea de salida de jugo evaporado y el tubo central de recirculado. Así mismo, las temperaturas del fluido que hierve son más altas en la parte media de la altura de la calandria, y su presión decrece uniformemente desde el fondo al cuerpo del evaporador. Los valores de la temperatura del jugo simulados computacionalmente y medidos experimentalmente mostraron estar en buena concordancia, validando al modelo desarrollado.

Palabras clave: Simulación computacional, calandria, dos-fases, evaporador, CFX-ANSYS.