Simulación y modelado de la clasificación de residuos agroindustriales carbonizados en un reactor de leche fluidizado - Escala Brito, Manuel; James Rivas, Arthur Mc Carty (Panamá : Universidad Tecnológica de Panamá, 2022)
El aprovechamiento de residuos agroindustriales es una de las alternativas de mayor interés en la actualidad para el manejo desechos y su utilización como materia prima en diferentes aplicaciones. Una de las rutas de conversión termoquímica más prometedoras para el aprovechamiento de residuos agroindustriales es el proceso de gasificación, que permite la conversión de materias primas en gas combustible para su uso en aplicaciones energéticas y la producción de químicos de valor agregado. Entre las tecnologías de gasificación existentes, los reactores de lecho fluidizado se destacan por sus excelentes capacidades de mezcla, altas tasas de transferencia de calor, capacidad de escalamiento y alta eficiencia. A pesar de los avances en el desarrollo de tecnologías de gasificación, utilizando carbón y biomasa cruda como material combustible, pocos estudios se han enfocado en la utilización de residuos carbonizados de biomasas no convencionales en procesos de gasificación. Los carbonizados de biomasa representan una alternativa potencial como material combustible en procesos de gasificación por sus altos contenidos de carbono. La simulación y modelado permiten estudiar los parámetros de operación y el diseño de gasificadores para el mejoramiento de las tecnologías de gasificación, a un menor costo financiero y temporal. La gasificación por lecho fluidizado es un fenómeno multifase entre gases y partículas de material combustible, y también es un problema de flujo reactivo. Por tal motivo, el estudio y modelado de estos sistemas continúa siendo un desafío. El presente estudio aplica los conceptos de modelado multifase utilizando dinámica de fluidos computacional para la simulación de la gasificación de residuos agroindustriales carbonizados en un reactor de lecho fluidizado. Se describe el modelo matemático a partir de las ecuaciones gobernantes de flujo multifásico para la transferencia de masa, momento y energía; incluyendo los modelos de clausura aplicables y un modelo de reacciones químicas. Los resultados del modelo de simulación son utilizados para evaluar el comportamiento hidrodinámico y validar la composición de especies del gas resultante con los datos experimentales.
The utilization of agro-industrial residues is one of the most interesting alternatives for aste management and its use as raw material in different applications. One of the most promising thermochemical conversion routes for the utilization of agro-industrial wastes is the gasification process, which allows the conversion of raw materials into fuel gas for use in energy applications and the production of value-added chemicals. Among the existing gasification technologies, fluidized bed reactors stand out for their excellent mixing capabilities, high heat transfer rates, scalability, and high efficiency. Despite advances in the development of gasification technologies using coal and raw biomass as fuel material, few studies have focused on the utilization of carbonized residues of unconventional biomasses in gasification processes. Biomass carbonized residues represent a potential alternative as fuel material in gasification processes due to their high carbon content. Simulation and modeling allow the study of operating parameters and the design of gasifiers for the improvement of gasification technologies, at a lower financial and time cost. Fluidized bed gasification is a multiphase phenomenon between gases and particles of combustible material, and it is also a reactive flow problem. For this reason, the study and modeling of these systems continues to be a challenge. The present study applies the concepts of multiphase modeling using computational fluid dynamics for the simulation of the gasification of carbonized agroindustrial residues in a fluidized bed reactor. The mathematical model is described from the governing multiphase flow equations for mass, momentum, and energy transfer, including the applicable closure models and a chemical reaction model. The simulation model results are used to evaluate the hydrodynamic behavior and validate the species composition of the resulting gas with experimental data.
Capítulo I. Marco conceptual. -- Capítulo II. Marco teórico. -- Capítulo III. Desarrollo del modelo de simulación. -- Capítulo IV. Resultados y discusión. -- Anexo A. -- Anexo B.
Incluye anexos, hojas 194-198.
Tesis (
Incluye referencias bibliográficas, hojas 199-200.
MCMERA
Manuel Escala Brito.
Keywords: Tesis y disertaciones académicas; Maestría en Ciencias de la Ingeniería Mecánica