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Análisis de las condiciones límite para un modelo de secado al vacío por contacto

Mayra Ariadna García Patiño (2017)

El secado de tubérculos utilizando aire caliente degrada en gran medida al material, por lo cual se recurre a métodos modernos como el secado a vacío. Para poder diseñar, optimizar, y mejorar el control de un proceso a vacío es necesario recurrir a la simulación con la finalidad de predecir el comportamiento de la migración de humedad bajo ciertas condiciones. En este trabajo se propone un modelo matemático que considera la migración de humedad, de calor y el transporte de la fase gaseosa en rodajas de papa de3.5mm de espesor y45 mm de diámetro, para simular un secado a 55, 65 y 75 °C con una presión de 26, 56 y 79 kPa. El modelo considera tres ecuaciones diferenciales parciales, para capturar la conservación del contenido de humedad (agua líquida y vapor de agua), aire seco y la transferencia de energía. Para simular el comportamiento y dinámica del secador se proponendos ecuaciones ordinarias que describen el efecto de la bomba de vacío en la concentración de vapor de agua y aire seco en la cámara de secado. Los mecanismos de transporte de humedad consideran la ley de Fick y Darcy para transporte de vapor (en esta fase el principal aporte es difusivo), para el trasporte líquido (agua libre) se utiliza la difusividad capilar y para transporte de aire la ley de Fick y Darcy. Para la condición límite de la ecuación de conservación de humedad, se propone un balance de masa en términos de la tasa de evaporación considerando la diferencia de presiones entre la cámara de secado y la superficie del material. La condición límite depende principalmente de la diferencia de presión y de un coeficiente de transferencia estimado de datos experimentales cuyo valor es 2E-3kg s-1. Para la condición frontera de calor se considera la energía necesaria para la evaporación del agua, la cual es función del flux de evaporación y el calor latente.Para el cálculo de la presión de vapor en la superficie se utilizaron las isotermas de de sorción, en tanto que para la presión en la cámara las densidades obtenidas porlas EDO s. EL modelo simula las cinéticas de secado desde un contenido de humedad inicial de 5.3en base seca,hasta un contenido final de 0.05 en un proceso que dura 4horas, y predice el calentamiento del material observándose 3 periodos de calentamiento. Se observa que la condición límite para transporte de masa es capaz de predecir los cambios de presión generados por la bomba. El efecto del funcionamiento de la bomba en el flux de masa permite observar las fases activas y pasivas del secado. En el perfil del contenido de humedad se simulan las zonas higroscópicas y la no higroscópica del secado. El modelo simula las cinéticas de secado con un RMSE de 0.03 cuando son comparadas contra datos experimentales de la literatura.

Master thesis

CIENCIAS AGROPECUARIAS Y BIOTECNOLOGÍA Medio continuo bomba de vacío medio poroso multifase acoplamiento

Analysis of boundary layer on the CVD process

RAUL JUNIOR SANDOVAL GOMEZ (2015)

"Este artículo es un análisis de la cinética de las reacciones que ocurren dentro de un reactor operado por el proceso de deposición química de vapor (CVD), aplicado a películas duras de titanio (Ti) y nitruro de titanio (TiN). El análisis se llevó a cabo a partir de cuatro reacciones químicas diferentes. Observación mostró los elementos que lo componen, así como los productos y subproductos obtenidos como resultado de la aplicación de diferentes rangos de velocidades de temperatura y gas. Por otro lado, hay un análisis matemático con el fin de establecer las variables que afectan el espesor de la capa límite y cómo esto afecta directamente a la deposición de reactivos adecuados transportados a través del gas, la obtención de una ecuación que el número de Reynolds para el flujo laminar."

Article

Capa límite Cinética CVD De flujo laminar Reacciones CIENCIAS SOCIALES

Análisis de las condiciones límite para un modelo de secado al vacío por contacto

Mayra Ariadna García Patiño (2017)

En este trabajo se proponeun modelo matemático que considera la migración de humedad, de calor y el transporte de la fase gaseosa en rodajas depapa de3.5mm deespesor y45 mm de diámetro, para simular un secado a 55, 65 y 75 �C con una presión de 26, 56 y 79 kPa. El modelo considera tres ecuaciones diferenciales parciales, para capturar la conservación del contenido de humedad (agua líquida y vapor de agua), aire seco y la transferencia de energía. Para simular el comportamiento ydinámica del secador se proponendos ecuaciones ordinarias que describen el efecto de la bomba de vacío en la concentración de vapor de agua y aire seco en la cámara de secado. Los mecanismos de transporte de humedad consideran la ley de Fick y Darcy para transporte de vapor (en esta fase el principal aporte es difusivo), para el trasporte líquido (agua libre) se utiliza la difusividad capilar y para transporte de aire la ley de Fick y Darcy. Para la condición límite de la ecuación de conservación de humedad, se propone un balance de masa en términos de la tasa de evaporación considerando la diferencia de presiones entre la cámara de secado y la superficie del material. La condición límite depende principalmente de la diferencia de presión y de un coeficiente de transferencia estimado de datos experimentales cuyo valor es 2E-3kg s-1. Para la condición frontera de calor se considerala energía necesaria para la evaporación del agua, la cual es función del flux de evaporación y el calor latente.Para el cálculo de la presión de vapor en la superficie se utilizaron las isotermas de desorción, en tanto que para la presión en la cámara las densidades obtenidas porlas EDO�s. EL modelo simula las cinéticas de secado desde un contenido de humedad inicial de 5.3en base seca,hasta un contenido final de 0.05 en un proceso que dura 4horas, y predice el calentamiento del material observándose 3 periodos de calentamiento. Se observa que la condición límite para transporte de masa es capaz de predecir los cambios de presión generados por la bomba. El efecto del funcionamiento de la bomba en el flux de masa permite observar las fases activas y pasivas del secado. En el perfil del contenido de humedad se simulanlas zonas higroscópicas y la no higroscópica del secado. El modelo simula las cinéticas de secado con un RMSE de 0.03 cuando son comparadas contra datos experimentalesde la literatura.

Master thesis

INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA Mediocontinuo bomba de vacío medio poroso multifase acoplamiento