Diseño y optimización de una cámara de secado de flujo mixto para chufas basada en un modelo de transferencia de calor y masa CFD-DEM
Autores: Ding, Li; Dou, Yufei; Li, Junying; Yao, Tan; Ma, Aobo; Yuan, Yechao; Wang, Lele; Li, He
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño y optimización de una cámara de secado de flujo mixto para chufas basada en un modelo de transferencia de calor y masa CFD-DEM
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas Generales
Palabras clave
Contenido de humedad
Proceso de secado
Flujo de aire
Distribución de temperatura
Dinámica de fluidos computacional
Calor de interfase
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 47
Citaciones: Sin citaciones
Para resolver el problema de contenido de humedad inconsistente en partículas durante el proceso de secado de chufas (Cyperus esculentus) debido a la distribución desigual de flujo de aire y temperatura en la cámara de secado, se diseñó una caja de esquina con agujeros abiertos basada en el principio de suministro de aire microperforado a presión negativa. Usando dinámica de fluidos computacional (CFD) y simulación de método de elementos discretos (DEM), junto con la teoría básica de transferencia de calor y masa interfacial, se estableció un modelo matemático para la transferencia de calor y humedad interfacial. Se investigaron los efectos de diferentes tasas de apertura de cajas de esquina en la cámara de secado, disposición de la ubicación espacial y otras variables relacionadas en la distribución del campo de aire, distribución del campo de temperatura, temperatura de las chufas y cambios en el contenido de humedad. Los resultados muestran que la velocidad del aire promedio debajo de la entrada de aire aumenta gradualmente a medida que aumenta la proporción de apertura. Cuando la tasa de apertura es del 0,33%, la uniformidad del campo de viento es mejor y se mejora la heterogeneidad del campo de viento de la cámara de secado. A medida que aumenta la distancia lateral, la consistencia de la distribución del contenido de humedad aumenta y luego disminuye, y la tasa de flujo de las chufas aumenta gradualmente cuando se descarga el grano. La tasa de disminución del contenido de agua disminuye gradualmente con el aumento de la distancia longitudinal. Cuando la velocidad del viento alcanza los 4 m/s, el campo de viento de la cámara de secado es más uniforme y la eficiencia de difusión de vapor de agua en la salida es básicamente la misma. Por lo tanto, la caja de esquina apropiada tiene una distancia horizontal de 320 mm y una distancia longitudinal de 420 mm, proporcionando una base para el diseño del equipo de secado de chufas.
Descripción
Para resolver el problema de contenido de humedad inconsistente en partículas durante el proceso de secado de chufas (Cyperus esculentus) debido a la distribución desigual de flujo de aire y temperatura en la cámara de secado, se diseñó una caja de esquina con agujeros abiertos basada en el principio de suministro de aire microperforado a presión negativa. Usando dinámica de fluidos computacional (CFD) y simulación de método de elementos discretos (DEM), junto con la teoría básica de transferencia de calor y masa interfacial, se estableció un modelo matemático para la transferencia de calor y humedad interfacial. Se investigaron los efectos de diferentes tasas de apertura de cajas de esquina en la cámara de secado, disposición de la ubicación espacial y otras variables relacionadas en la distribución del campo de aire, distribución del campo de temperatura, temperatura de las chufas y cambios en el contenido de humedad. Los resultados muestran que la velocidad del aire promedio debajo de la entrada de aire aumenta gradualmente a medida que aumenta la proporción de apertura. Cuando la tasa de apertura es del 0,33%, la uniformidad del campo de viento es mejor y se mejora la heterogeneidad del campo de viento de la cámara de secado. A medida que aumenta la distancia lateral, la consistencia de la distribución del contenido de humedad aumenta y luego disminuye, y la tasa de flujo de las chufas aumenta gradualmente cuando se descarga el grano. La tasa de disminución del contenido de agua disminuye gradualmente con el aumento de la distancia longitudinal. Cuando la velocidad del viento alcanza los 4 m/s, el campo de viento de la cámara de secado es más uniforme y la eficiencia de difusión de vapor de agua en la salida es básicamente la misma. Por lo tanto, la caja de esquina apropiada tiene una distancia horizontal de 320 mm y una distancia longitudinal de 420 mm, proporcionando una base para el diseño del equipo de secado de chufas.