Simulación numérica de sellos de laberinto en un reactor de comprensión pulsada ( PCR) para la producción de nanopartículas

Abstract

Se propone un sistema de sellado mediante sellos laberínticos para minimizar las fugas de gas en un Reactor de Compresión Pulsada, para lo cual se evalúan los parámetros geométricos de las siguientes formas: triangular, rectangular y trapezoidal. Para cada una de las geometrías, se optimizó un grupo de parámetros geométricos minimizando la fuga de gas, utilizando el Algoritmo Genético Multi-Objetivo, actualizando la geometría utilizando scripts desarrollados en ANSYS SpaceClaim usando Python. Para un nuevo conjunto de parámetros, forma altura, ancho, ángulo, espacio entre cavidades y longitud del pistón. La simulación CFD evalúa la fuga de gas para la geometría dada y las condiciones de contorno constantes, presión de entrada 10 MPa, velocidad del pistón 25 m/s, diámetro del pistón 60 mm y un espacio de 40 μm. Los parámetros más sensibles son la longitud del pistón y la altura de la cavidad para todas las formas. La forma trapezoidal presentó el mejor rendimiento para minimizar las fugas de flujo másico. Luego para la forma trapezoidal se analiza la influencia del gap, con una longitud de pistón de 150 mm y un ángulo de cavidad de 35 °, los demás parámetros se analizaron en un rango más amplio de valores. La fuga de flujo mínima es de 0,001024 kg/s con un espacio de 30 μm. Al comparar entre pistón liso y ranurado, hay regiones en las que tener una superficie lisa es mejor que ranurarla. En general, por encima de un valor umbral de separación de gap de 150 μm, es mejor utilizar un pistón con sellos de laberíntico.