Evaluación de un modelo de difusión de humedad para analizar la cinética de secado por convección de hojas
Autores: Chasiotis, Vasileios; Tzempelikos, Dimitrios; Filios, Andronikos
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Evaluación de un modelo de difusión de humedad para analizar la cinética de secado por convección de hojas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Modelo de difusión de humedad
Secado por convección
Perfiles de temperatura
Tasa de secado
Segunda ley de Fick
Coeficiente de difusión efectivo de humedad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 40
Citaciones: Sin citaciones
En el presente estudio de caso, se desarrolla un modelo de difusión de humedad para simular la cinética de secado de hojas para regímenes de secado convectivo no estacionarios. Se aplican perfiles de temperatura creciente a lo largo de la duración del secado y se investiga la influencia de las tasas de avance de la temperatura en la eliminación de humedad y la tasa de secado. El modelo asume una transferencia de humedad unidimensional bajo condiciones transitorias, la cual ocurre desde el centro de la hoja hacia la superficie por difusión de líquido debido al gradiente de concentración desarrollado por la evaporación de agua superficial causada por la diferencia de presión parcial de vapor de agua entre el medio de secado y la superficie de la hoja. Se obtiene una solución numérica de la 2ª ley de Fick mediante un código interno que utiliza el método de volumen finito, incluyendo contracción y un coeficiente de difusión de humedad efectivo variable dependiente de la temperatura. Los resultados numéricos han sido validados con datos experimentales para casos seleccionados utilizando índices estadísticos y las curvas de deshidratación predichas presentaron una buena concordancia para las tasas de avance de temperatura más altas. Se encontró que el enfoque de modelado examinado es estable y puede producir, de manera eficiente computacionalmente, los cambios temporales de humedad y tasa de secado. Por lo tanto, el presente modelo podría ser utilizado para aplicaciones de ingeniería que involucren el diseño, optimización y desarrollo de equipos de secado y programas de secado para el tipo examinado de patrones de secado no estacionarios.
Descripción
En el presente estudio de caso, se desarrolla un modelo de difusión de humedad para simular la cinética de secado de hojas para regímenes de secado convectivo no estacionarios. Se aplican perfiles de temperatura creciente a lo largo de la duración del secado y se investiga la influencia de las tasas de avance de la temperatura en la eliminación de humedad y la tasa de secado. El modelo asume una transferencia de humedad unidimensional bajo condiciones transitorias, la cual ocurre desde el centro de la hoja hacia la superficie por difusión de líquido debido al gradiente de concentración desarrollado por la evaporación de agua superficial causada por la diferencia de presión parcial de vapor de agua entre el medio de secado y la superficie de la hoja. Se obtiene una solución numérica de la 2ª ley de Fick mediante un código interno que utiliza el método de volumen finito, incluyendo contracción y un coeficiente de difusión de humedad efectivo variable dependiente de la temperatura. Los resultados numéricos han sido validados con datos experimentales para casos seleccionados utilizando índices estadísticos y las curvas de deshidratación predichas presentaron una buena concordancia para las tasas de avance de temperatura más altas. Se encontró que el enfoque de modelado examinado es estable y puede producir, de manera eficiente computacionalmente, los cambios temporales de humedad y tasa de secado. Por lo tanto, el presente modelo podría ser utilizado para aplicaciones de ingeniería que involucren el diseño, optimización y desarrollo de equipos de secado y programas de secado para el tipo examinado de patrones de secado no estacionarios.