Optimization of mixing in agitated reactors: A CFD-based approach for energy efficiency and dispersion in biphasic systems

• Parra Reyes, José Alfredo ^[1] ; Cuevas Sosa, Isaac Salvador ^[1] ; López Yáñez, Adrián ^[1] ; Ángel Cuapio, Rafael Alejandro ^[1] ; Martínez-de-Jesús, Gastón ^[1]
  1. [1] Tecnológico Nacional de México

     Tecnológico Nacional de México

     México

     
• Localización: Renewable Energy, Biomass & Sustainability, ISSN-e 2683-2658, Vol. 8, Nº. 1, 2026, págs. 78-83
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Optimización de la mezcla en reactores agitados: un enfoque basado en CFD para la eficiencia energética y la dispersión en sistemas bifásicos
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    Se llevó a cabo un estudio de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para simular el comportamiento hidrodinámico de un impulsor de alta cizalla tipo Norstone que opera en un tanque agitado sin deflectores que contiene un sistema bifásico (glicerina-hexano). Se implementó un enfoque transitorio multifásico Euleriano–Euleriano en ANSYS Fluent bajo condiciones de flujo laminar. El modelo capturó la formación de cuatro bucles de recirculación distintos e identificó zonas de alta disipación de energía en las palas del impulsor, las cuales son críticas para la dispersión de la fase secundaria. La validación experimental se llevó a cabo utilizando sensores de temperatura (termopares Max6675) conectados a un Arduino Uno; se observó una buena concordancia entre las temperaturas simuladas y las medidas. Este trabajo proporciona un marco de CFD validado y una visión fundamental de la dinámica del flujo, estableciendo una base sólida para optimizar la geometría del impulsor y las condiciones de operación para lograr una mayor homogeneidad de mezcla y eficiencia energética en sistemas bifásicos industriales.

  • English

    A Computational Fluid Dynamics (CFD) study was conducted to simulate the hydrodynamic behavior of a Norstone-type high-shear impeller operating in a stirred unbaffled tank containing a biphasic system (glycerin-hexane). A transient, multiphase Eulerian-Eulerian approach was implemented in ANSYS Fluent under laminar flow conditions. The model captured the formation of four distinct recirculation loops and identified zones of high-energy dissipation at the impeller blades, which are critical for the dispersion of the secondary phase. Experimental validation was conducted using temperature sensors (Max6675 thermocouples) connected to an Arduino Uno; good agreement between simulated and measured temperatures was observed. This work provides a validated CFD framework and fundamental insight into the flow dynamics, establishing a solid foundation for optimizing impeller geometry and operating conditions to achieve greater mixing homogeneity and energy efficiency in industrial biphasic systems.