Simulación en dinámica de fluido computacional (DFC) y evaluación experimental, en la entrada de jugo de caña de azúcar en un intercambiador de calor de tubos y carcasa 1-2

Abstract

En el presente trabajo de investigación, se desarrolló un análisis de simulación, usando Dinámica de Fluidos Computacional en estado estacionario, en la entrada de jugo de caña de azúcar dentro de un intercambiador de calor de tubos y carcasa 1-2. El objetivo es evaluar en cuanto difiere la simulación y la experimentación real. El método para realizar la simulación, fue de la aplicación de Dinámica de Fluidos Computacional, el cual está fundamentada por la ecuación de conservación de masa, momentun, energía y modelamiento de turbulencia K-épsilon. Las variables a evaluar son, Variable independiente: cuatro secciones longitudinales de la parte externa del intercambiador, Variable dependiente: temperaturas máximas que se presentan en la parte externa del intercambiador; teniendo en cuenta las siguientes condiciones: el flujo másico de ingreso al intercambiador del jugo de caña y del vapor de agua, 1300 kg/h y 160 kg/h respectivamente, las temperaturas iniciales de ingreso del jugo de caña y vapor de agua,15ºC y 108ºC respectivamente, presión de ingreso del vapor 5 psi. El método para hallar la diferenciación, fue la utilización de la gráfica de dispersión con líneas; para evaluar esta grafica en que porcentaje difiere lo simulado y lo experimentado, se utilizó cuadros de control, ajustados para una tolerancia de error de un ±5%. El resultado promedio a razón de temperaturas, en la cual la simulación se acerca a lo experimentado fue de un 97.98%. La contribución más importante del presente estudio consistió que el análisis de distintos cortes transversales de la simulación realizada, nos da a entender de como es el comportamiento térmico de los fluidos dentro del intercambiador