Modelo matemático y método numérico para calcular la dinámica del secado a alta temperatura de turba molida para la producción de briquetas de combustible
Autores: Sorokova, Natalia; Variny, Miroslav; Pysmennyy, Yevhen; Kol"chik, Yuliia
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelo matemático y método numérico para calcular la dinámica del secado a alta temperatura de turba molida para la producción de briquetas de combustible
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Secado
Temperatura
Turba
Deshidratación
Modelado matemático
Transferencia de masa
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La turba molida debe secarse para la producción de briquetas de combustible de turba. La tendencia actual en la creación de tecnologías de secado es la intensificación del proceso de deshidratación para obtener un producto final de alta calidad. Un aumento en la temperatura del agente de secado, por encima de 300 gradosC, acelera significativamente la obtención del contenido final de humedad de la turba. En la etapa final, también se acompaña de la descomposición térmica parcial de la fase sólida. Su primera etapa, que es la descomposición de la hemicelulosa, contribuye a una disminución de peso y un aumento en el contenido calórico del residuo seco. El desarrollo de modos de secado a alta temperatura consiste en determinar la temperatura y la velocidad del agente de secado, donde la duración para que el material alcance el contenido de humedad de equilibrio será mínima y la temperatura del material no superará la temperatura de descomposición de la celulosa en la segunda etapa. Este problema puede resolverse mediante la modelización matemática de la dinámica de secado de partículas de turba en el flujo. El artículo presenta un modelo matemático de transferencia de calor y masa, transiciones de fase y contracción durante la deshidratación de partículas de turba molida. Las ecuaciones del modelo matemático se construyeron basadas en la ecuación diferencial de transferencia de masa en sistemas deformables abiertos, que, en ausencia de deformaciones, se convierte en la conocida ecuación de estado. Se ha desarrollado un método numérico para implementar un modelo matemático. La adecuación del modelo matemático se confirma mediante la comparación de los resultados de la modelización numérica con datos experimentales conocidos.
Descripción
La turba molida debe secarse para la producción de briquetas de combustible de turba. La tendencia actual en la creación de tecnologías de secado es la intensificación del proceso de deshidratación para obtener un producto final de alta calidad. Un aumento en la temperatura del agente de secado, por encima de 300 gradosC, acelera significativamente la obtención del contenido final de humedad de la turba. En la etapa final, también se acompaña de la descomposición térmica parcial de la fase sólida. Su primera etapa, que es la descomposición de la hemicelulosa, contribuye a una disminución de peso y un aumento en el contenido calórico del residuo seco. El desarrollo de modos de secado a alta temperatura consiste en determinar la temperatura y la velocidad del agente de secado, donde la duración para que el material alcance el contenido de humedad de equilibrio será mínima y la temperatura del material no superará la temperatura de descomposición de la celulosa en la segunda etapa. Este problema puede resolverse mediante la modelización matemática de la dinámica de secado de partículas de turba en el flujo. El artículo presenta un modelo matemático de transferencia de calor y masa, transiciones de fase y contracción durante la deshidratación de partículas de turba molida. Las ecuaciones del modelo matemático se construyeron basadas en la ecuación diferencial de transferencia de masa en sistemas deformables abiertos, que, en ausencia de deformaciones, se convierte en la conocida ecuación de estado. Se ha desarrollado un método numérico para implementar un modelo matemático. La adecuación del modelo matemático se confirma mediante la comparación de los resultados de la modelización numérica con datos experimentales conocidos.