Page 38 - InvUnivMult2006

Facultad de Ciencia y tecnología
El método de las líneas y su aplicación en problemas de ingeniería de alimentos: secado en lechos fluidizados
Francisco Vidal Caballero Domínguez Universidad Simón Bolívar
Resumen
Se determinó, por medio de simulación numérica, el comportamiento de las cinéticas de secado en un secador de lecho fluidizado para las semillas de amaranto (Amaranthus hipochondriacus), a temperaturas de alimentación del aire de 40, 50, 60 y 70 °C, con un contenido de humedad inicial de 0.20 (kg de agua/ kg de sólido seco). Las simulaciones demandan la solución de un sistema mixto de ecuaciones diferenciales parciales y ordinarias (EDP y EDO), lo anterior debido al control de la difusión sobre este proceso.
El método de las líneas consiste en tomar tramos de la longitud característica del problema, manteniendo la funcionalidad del tiempo. De este modo, la ecuación parcial es representada por un conjunto de ecuaciones ordinarias, las cuales pueden acoplarse con las ecuación restante provenientes del balance de energía.
La implementación del método fue exitosa y las predicciones alcanzadas con el modelo es- tudiado dan cierto grado de confiabilidad, pues los resultados se ajustan a datos de trabajos experimentales. Asimismo, las diversas simulaciones no muestran cambios importantes con pequeñas modificaciones en las diversas correlaciones utilizadas, como el coeficiente de difusión y la capacidad calorífica del grano. Sin embargo, la correlación para el coeficiente de actividad es muy sensible a pequeñas modificaciones. Esto puede ser motivo de un estudio adicional.
Palabras clave: método de las líneas, PDE, Lecho fluidizado, secado, calor de vaporización– desorción.
Abstract
In this work fluidized bed drying curves were made by numeric simulation, the material inside the bed was amaranth grains (Amaranthus hipochondriacus) with different feeding air temperatures and initial humidity of 0.2 (dry basis). The system is described as a set of partial and ordinary dif- ferential equations (PDE and ODE) because of diffusion control; so lines method (MOL) replace a PDE by a set of ODE where every ODE perform a fraction of characteristic total length, finally, the rest of ODE’s was coupled and then was solved like a augmented set of ODE`s.
The applied method was successful and results obtained were compared with experimental works and were concluded that our simulations lead to better agreements. Small modifica- tions on diffusion coefficient and grain’s heat capacity was made in complementary simu- lations without meaningful changes, however we must be careful with activity coefficient correlation, because the simulations showed sensible behavior under small changes of this property. Additional studies on this property must be done.
Keywords: PDE, Method of lines, fluidized bed, drying, heat of desorption-vaporization.
InvEstIgaCIón UnIvErsItarIa MUltIDIsCIplInarIa - año 5, no5, DICIEMbrE 2006 43