Convección natural en geometrías para secadores de biomasa

Abstract

The present thesis presents a study of the Rayleigh-Bénard problem in different geometries proposed for biomass dryers. To carry out this study we obtained the equations that govern this phenomenon, to be solved in its dimensionless form by means of the finite volume method (FVM) through the use of Open FOAM®, a free software toolkit for Computational Fluid Dynamics (CFD) in the which the user is present in all stages of the simulation (pre-processing, solver, post-processing), in addition to allowing the development of specific codes for each problem that arises. We validated the code, solving the problem of a buoyancy-driven cavity, with which have historically validated CFD codes for various problems. Once validated the code has been carried out the simulations in different geometries 2D based on models proposed for biomass dryers, within the results analysis, we obtained the Nusselt parameter to determine which of these geometries is the most efficient, showing that the geometry with two angles being the most efficient.

La presente tesis realiza un estudio del problema de Rayleigh-Bénard en diferentes geometrías propuestas para secadores de biomasa. Para llevar a cabo este estudio se obtienen las ecuaciones que gobiernan este fenómeno, para posteriormente ser resueltas en su forma adimensional mediante el método de volumen finito a través del uso de OpenFOAMR®, una herramienta de software libre para dinámica de fluidos computacional (CFD) en el cual el usuario está presente en todas las etapas de la simulación (pre-procesamiento, solución, post-procesamiento), además de que permite el desarrollo de códigos específicos para cada problema que se plantee. Se validó el código resolviendo el problema de la cavidad de flotación, con el cual históricamente se han validado códigos de CFD para diversos problemas. Ya validado el código se procedió a realizar las simulaciones en diferentes geometrías 2D basadas en modelos propuestos para secadores de biomasa. Dentro del análisis de resultados, se obtuvo el parámetro Nusselt para determinar cuál de estas geometrías es la más eficiente, resultando una geometría con dos ángulos ser más eficiente.