Trabajo de grado - Maestría
Análisis exergético local de la gasificación de los residuos de la agroindustria del maíz en un reactor de tubos concéntricos
Autor
Sofán Germán, Stiven Javier
Institución
Resumen
Se desarrolló un modelo numérico para simular el proceso de gasificación de biomasa en un reactor de tubos concéntricos usando un enfoque euleriano-Lagrangiano a través de la mecánica computación del fluido (CFD). La biomasa se modeló en el marco de Lagrange usando el modelo de fase discreta (DPM) con interacción de fase continua. La incorporación de la mecánica computacional de fluidos permite representar escenarios que involucren procesos de conversión termoquímica orientados a la maximización del poder caloríficos del gas de síntesis, volviéndolos una herramienta más precisa de valorización de biomasas no maderables en el proceso de gasificación en el reactor de tubos concéntricos. Fue desarrollado un balance exergético local para determinar la cantidad de exergía destruida a lo largo del reactor de tubos concéntricos y para así, ver que mejoras ingenieriles pueden hacerse a este tipo de reactores de tal manera que esa destrucción de exergía por los procesos que ocurren pueda disminuir. 1. Capítulo I. Descripción del trabajo de investigación 1.1. Introducción 1.2. Objetivos 1.2.1. Objetivo general 1.2.2. Objetivos específicos 1.3. Estructura de la tesis 1.4. Revisión de literatura 1.4.1. Biomasa 1.4.2. Gasificación de residuos de maíz 1.4.3. Modelación CFD de Gasificación 1.4.4. Análisis exergético de la Gasificación 1.5. Trabajos derivados 2. Capítulo II. Caracterización de tusa de Maíz 2.1. Introducción 2.2. Materiales y métodos 2.2.1. Materia prima 2.3. Resultados 2.3.1. Análisis Próximo y Elemental 2.4. Conclusiones 3. Capítulo III. Modelación CFD 3.1. Introducción 3.2. Materiales y Métodos 3.2.1. Ecuaciones de conservación 3.2.2. Transporte de especies 3.2.3. Extrapolación de Richardson 3.2.4. Mecanismo de reacciones 3.2.4.1. Devolatilización y pirólisis 3.2.4.2. Reacciones homogéneas 3.2.4.3. Reacciones Sólido-Gas 3.2.5. Propiedades del sólido 3.2.6. Régimen Cinético 3.2.7. Validación estadística del Modelo 3.3. Resultados 3.3.1. Independencia de malla 3.3.2. Proceso de gasificación 3.3.3. Régimen Cinético 3.3.4. Análisis Estadístico 3.4. Conclusiones 4. Capítulo IV. Análisis Exergético 4.1. Introducción 4.2. Materiales y métodos 4.2.1. Discretización del dominio 4.2.2. Balance exergético local 4.2.3. Eficiencia exergética y Eficiencias de Gasificación 4.3. Resultados 4.3.1. Análisis Exergético 4.3.2. Eficiencia Exergética y Eficiencia de gasificación 4.4. Conclusiones 5. Conclusiones Generales y futuros trabajos 5.1. Objetivo específico I: Caracterización de la tusa de Maíz 5.2. Objetivo específico II: Modelo CFD y validación 5.3. Objetivo específico III: Análisis exergético local 5.4. Futuros trabajos 5.4.1. Producción de productos líquidos 5.4.2. Análisis CFD-DEM 5.4.3. Gasificación en lecho fluidizado 6. Bibliografía Maestría Magíster en Ingeniería Mecánica Trabajos de Investigación y/o Extensión