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Diseño y simulación de un arreglo generador de régimen de flujo bifásico agua-aire tipo estratificado horizontal
Luis Rolando Méndez Miguel
Iván Juárez Sosa
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-CompartirIgual
CFD
Simulación numérica
Tubería horizontal
Flujo agua–aire
Two-phase flow
Numerical simulation
Horizontal pipe
Water flow-air
Con base a las necesidades del centro de tecnología avanzada CIATEQ A.C., en específico el área de sistemas de medición, se desarrolló el proyecto de diseño de un arreglo de tuberías, accesorios, equipos, etc., para generar los regímenes de flujo bifásico (agua – aire) estratificado, obteniendo las bases para el diseño de detalle y construcción. Este trabajo presenta los resultados obtenidos de las simulaciones numéricas del flujo bifásico (agua - aire) en una sección del arreglo de tubería horizontal de 25.4 mm (1 in) de diámetro nominal con una sección de desarrollo del fluido de 2.5 metros de longitud y la sección de prueba de 1.5 metros, con dos entradas al sistema una de 25.4 mm (1 in) de diámetro nominal donde entre agua y la otra es de 12.7 mm (0.5 in) de diámetro nominal por la cual entra el aire, en general se pretende recrear el régimen de flujo estratificado. Las simulaciones se realizaron en el software ANSYS Fluent utilizando la dinámica de fluidos computacionales (CFD) por sus siglas en inglés, se validó con el mapa de regímenes de flujo bifásico de Mandhane at al. (1974), en donde se visualizarán los regímenes de flujos obtenidos con las velocidades superficiales del aire y agua, también los modelos mencionados son utilizados para predecir los regímenes de flujo con base a las características de la tubería y de los fluidos utilizados, se utilizó el software DWSIM para este fin, además de generar el mapa de regímenes de cada modelo para validar con los resultados obtenidos de la simulación con ANSYS y por último la determinación de los límites operacionales del sistema.
Based on the needs of the advanced technology center CIATEQ A.C., specifically the area of measurement systems, the design project of an arrangement of pipes, accessories, equipment, etc., was developed to generate the two-phase flow rates (water - air) stratified, obtaining the basis for the design of detail and construction. This paper presents the results obtained from the numerical simulations of the biphasic flow (water - air) in a section of the horizontal pipe arrangement of 25.4 mm (1 in) of nominal diameter with a fluid development section of 2.5 meters length and test section of 1.5 meters, with two inputs to the system one of 25.4 mm (1 in) of nominal diameter where between water and the other is 12.7 mm (0.5 in) of nominal diameter through which air enters, it is generally intended to recreate the stratified flow rate. Simulations were performed in ANSYS Fluent software using computational fluid dynamics (CFDs), validated with the Mandhane at al. biphasic flow regimen map (1974), where flow rates from air and water surface velocities are displayed, the above models are also used to predict flow rates based on the characteristics of the pipe and the fluids used, DWSIM software was used for this purpose, in addition to generating the regime map of each model to validate with the results obtained from the simulation with ANSYS and finally the determination of the operational limits of the system.
CIATEQ, A. C.
2021
Tesis de maestría
Español
Público en general
OTRAS
Versión aceptada
acceptedVersion - Versión aceptada
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