Dinámica de Fluidos Computacional-Método de Elementos Discretos Simulación Numérica de la Licuación Hidrotermal de Lodos de Aguas Residuales en un Reactor de Tubo como un Colector Solar de Fresnel Lineal
Autores: Wodoaski, Artur
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Dinámica de Fluidos Computacional-Método de Elementos Discretos Simulación Numérica de la Licuación Hidrotermal de Lodos de Aguas Residuales en un Reactor de Tubo como un Colector Solar de Fresnel Lineal
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía solar
Palabras clave
Térmica
Exergía
Eficiencia
Licuefacción hidrotermal
Aceite biocrudo
Colector solar
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Este documento analiza la eficiencia térmica y de exergía del proceso de licuefacción hidrotermal (HTL), que convierte lodos de alcantarillado en biocombustible en un reactor de flujo continuo utilizando un colector solar de Fresnel lineal. La investigación se centra en la influencia de parámetros operativos clave, incluyendo la tasa de flujo de la suspensión, la temperatura, la presión, el tiempo de residencia y el coeficiente de transferencia de calor externo, en la eficiencia general de producción de biocombustible. Se realizó una evaluación termodinámica detallada utilizando principios de simulación de procesos y un modelo cinético para evaluar los balances de masa y energía dentro de la reacción HTL, considerando el intercambio de calor y momento de masa en un sistema multifásico utilizando UDF. El receptor del reactor, un tubo absorbente de cobre, tiene una longitud total de 20 m y está diseñado en una configuración enrollada desde la base para mejorar la eficiencia de absorción de calor. Para optimizar el rendimiento térmico de la conversión de biomasa en el proceso HTL, se empleó un enfoque de método numérico de acoplamiento de Dinámica de Fluidos Computacional-Método de Elementos Discretos (CFD-DEM) para investigar un mejor rendimiento térmico al obtener una fuente de calor exclusivamente a través de energía solar. Este enfoque de modelado numérico permite una evaluación profunda de los mecanismos de transferencia de calor y las interacciones fluido-partícula, asegurando una utilización eficiente de la energía y un desarrollo sostenible del proceso. Los hallazgos contribuyen al avance de las tecnologías HTL impulsadas por energía solar al maximizar la eficiencia térmica y minimizar los requisitos de energía externa.
Descripción
Este documento analiza la eficiencia térmica y de exergía del proceso de licuefacción hidrotermal (HTL), que convierte lodos de alcantarillado en biocombustible en un reactor de flujo continuo utilizando un colector solar de Fresnel lineal. La investigación se centra en la influencia de parámetros operativos clave, incluyendo la tasa de flujo de la suspensión, la temperatura, la presión, el tiempo de residencia y el coeficiente de transferencia de calor externo, en la eficiencia general de producción de biocombustible. Se realizó una evaluación termodinámica detallada utilizando principios de simulación de procesos y un modelo cinético para evaluar los balances de masa y energía dentro de la reacción HTL, considerando el intercambio de calor y momento de masa en un sistema multifásico utilizando UDF. El receptor del reactor, un tubo absorbente de cobre, tiene una longitud total de 20 m y está diseñado en una configuración enrollada desde la base para mejorar la eficiencia de absorción de calor. Para optimizar el rendimiento térmico de la conversión de biomasa en el proceso HTL, se empleó un enfoque de método numérico de acoplamiento de Dinámica de Fluidos Computacional-Método de Elementos Discretos (CFD-DEM) para investigar un mejor rendimiento térmico al obtener una fuente de calor exclusivamente a través de energía solar. Este enfoque de modelado numérico permite una evaluación profunda de los mecanismos de transferencia de calor y las interacciones fluido-partícula, asegurando una utilización eficiente de la energía y un desarrollo sostenible del proceso. Los hallazgos contribuyen al avance de las tecnologías HTL impulsadas por energía solar al maximizar la eficiencia térmica y minimizar los requisitos de energía externa.