Influencia de los modelos de turbulencia en el comportamiento de reactores agitados por gas mediante el uso de la dinámica de los fluidos computacional (DFC)

Abstract

En la industria metalúrgica el acero líquido es agitado para promover la homogenización por percolación a través del gas argón que es inyectado por un tapón poroso ubicado en el fondo del reactor o cuchara metalúrgica, En estos procesos la calidad del acero se obtiene ajustando condiciones de operación en el reactor metalúrgico. El presente trabajo se realiza con el fin de profundizar el estudio de la influencia de la energía cinética turbulenta en el comportamiento de la mezcla gasacero líquido, así como el estudio de otras variables que influyen en el diseño, desempeño y eficiencia del reactor metalúrgico (horno-olla). Para el estudio y análisis se utilizaron diferentes modelos de turbulencia entre ellos k-épsilon Standard, képsilon Realizable y k-épsilon RNG, con diferentes tratamiento en la pared, donde se evalúa cuál de estos modelos de turbulencia describe mejor la física del problema (proceso de refino secundario del acero), para ello se analiza el comportamiento de estos reactores agitando con gas el acero líquido y comparando los resultados numéricos obtenidos con datos experimentales de la literatura abierta; la agitación se realizó inyectando gas por el fondo del recipiente utilizando para ello un tapón poroso céntrico y un tapón poroso excéntrico. Estas simulaciones fueron realizadas a través de Dinámica de Fluidos Computacional (DFC) utilizando el software Fluent en su versión 6.3 y para las mallas se utilizó el software GAMBIT en su versión 2.0.