12 Acería
Figura 3
para distintas especies, el software predice la fracción másica
local de cada especie , a través de la solución de una
ecuación (2) de convección-difusión para la -ésima especie.
Esta ecuación de conservación toma la siguiente forma
general:
(2)
Donde es la tasa neta de producción de especies por
reacción química, es la tasa de creación por adición de la
fase dispersa más cualquier fuente definida por el usuario,
es la velocidad y es el flujo de difusión de especies.
Casos de prueba simulados
Distancias más importantes del ducto.
Suposiciones y ecuaciones gobernantes
En los trabajos de Zhang et al. ([5]) y de Timoshenko, Semko
y Timoshenko ([6]) , se realizan simulaciones sobre la distribución
de velocidades que tendrían los gases dentro de
un ducto de humos para un HAE. A pesar de tener configuraciones
diferentes obtuvieron una velocidad promedio
de los gases de 10 m/s en la entrada del ducto. Es por eso
que se toma una velocidad de 12 m/s como base de las
pruebas que se hacen en esta investigación, aunque también
hicimos distintas pruebas variando la velocidad para
observar si afecta en el camino del vapor de agua. Estas
pruebas se muestran más adelante.
Se utilizó una temperatura de 1073 K para los gases CO 2
,
CO, y H 2
O que son los que salen del horno y entran al
ducto. El aire que ingresa por el espacio entre el codo y el
ducto entra a 313 K.
Se analizaron tres casos principales en donde cambia de
posición el ingreso de vapor de agua al ducto y después a
cada uno de estos casos se le hicieron cinco variaciones, las
cuales fueron de velocidad, presión a la salida y concentración
de vapor de agua.
Dado que el codo del ducto es casi vertical, el ingreso de
los gases al mismo es de forma vertical también. Decidimos
nombrar a las entradas de la figura 1 como entrada derecha
del ducto (Inlet3), entrada media (Inlet2) y entrada izquierda
(Inlet1). La representación de estos tres casos principales
se puede observar en la figura 4 en donde se muestra que
para el caso no.1 el vapor de agua ingresa por la entrada derecha,
para el no.2 por la entrada media, y para el no.3 por
la izquierda, mirando las entradas desde abajo.
Figura 4
La presión inicial de entrada para CO 2
, CO, y H 2
O fue
supuesta como 1000 Pa y el aire se supuso a 0 Pa (presión
atmosférica). La presión en la salida se estableció como 0
Pa (presión atmosférica).
JUL-SEPT 2020 ASOCIACIÓN TECNOLÓGICA DEL HIERRO Y ACERO AISTMEXICO.ORG.MX
Las densidades de todos los gases se dejaron en función
de las propiedades de los gases ideales, el software toma a
los gases como ideales y a partir de la ecuación (1) calcula
la densidad del gas, donde es la presión, la temperatura,
la masa molar y la constante universal de los gases
ideales.
Dado a que se están utilizando cuatro gases diferentes,
en estado estacionario, se decidió utilizar el modelo de
“Species Transport”. Este modelo nos permite ingresar varias
especies (gases) que pueden o no mezclarse entre sí.
Cuando se quiere resolver las ecuaciones de conservación
(1)
Representación de los casos principales indicando la entrada
de vapor de agua en el ducto.
Las variaciones realizadas en cada caso fueron:
• Con velocidad de gases en la entrada a 6 m/s,
5% de concentración de H 2
O.
• Con velocidad de gases en la entrada a 12 m/s,
5% de concentración de H 2
O.
• Con velocidad de gases en la entrada a 25 m/s,
5% de concentración de H 2
O.