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Título: Simulacion numérica del campo de velocidades, presión y temperatura de flujo de jugo de caña en un evaporador Roberts
Asesor(es): Rubio Mercedes, Obidio
Fecha de publicación: 13-dic-2013
Institución: Universidad Nacional de Trujillo
Resumen: En la Industria del azúcar los evaporadores juegan un rol importante en el proceso de cristalización del cristal de azúcar y economía térmica. En este trabajo de tesis dos objetivos principales se pretendió alcanzar. El primer objetivo fue determinar el comportamiento del campo de velocidades, temperaturas y presiones del jugo de caña de un sistema de dos-fases de un evaporador Roberts. El segundo objetivo fue determinar el efecto del diseño de entrada del jugo al evaporador sobre el coeficiente de transferencia de calor. Se definió como objeto de estudio el jugo de caña y el Evaporador tipo Roberts. Para simular computacionalmente el movimiento de la partícula de jugo de caña en un medio ambiente de dos-fases se usó el código CFX-ANSYS, el cual calcula el campo de flujo por el Método del Volumen Finito. Se uso un evaporador Roberts de 1050 m2 de Industrial Pucalá en Lambayeque; del cual se registraron las condiciones del flujo tanto de jugo de caña como de vapor. Para determinar el efecto del sistema de alimentación de jugo sobre el coeficiente de transferencia de calor se usaron tres evaporadores de 700 m2, 845 m2, y 1134 m2, respectivamente. Para validar el perfil del campo de temperaturas simulados computacionalmente se tomaron datos experimentales del jugo hirviendo, colocando bulbos de temperatura sobre y debajo de la calandria del evaporador. Resultados computacionales obtenidos de la simulación computacional del campo de velocidades, temperatura y presión del jugo de caña de un evaporador Roberts mostraron que la velocidad del jugo cae dramáticamente el fondo de la calandria. Abundante recirculación de jugo ocurre entre la línea de salida de jugo evaporado y el tubo central de recirculación. En cuanto al campo de temperatura, el fluido alcanza las temperaturas más altas en la parte media de la altura de la calandria y su presión decrece uniformemente desde el fondo al cuerpo del evaporador. Respecto al diseño del sistema de alimentación de jugo al evaporador, los resultados muestran que la temperatura del jugo es influenciada, siendo los alimentadores excéntricos al eje central del evaporador los que presentan coeficientes de transferencia de calor más alto. Los valores del campo de temperaturas simulados computacionalmente y los medidos experimentalmente mostraron estar en buena concordancia, validando el modelo computacional desarrollado en esta tesis.
Nota: In the sugar industry, evaporators play an important role in the crystallization process of crystal sugar and heat economy. In this thesis two main objectives are intended to achieve it. The first objective was to determine the behavior of the field of velocities, temperatures and pressures of cane juice, of a two-phases system of a evaporator Roberts. The second objective was to determine the effect of inlet design on the juice to the evaporator heat transfer coefficient. As a study object was defined both the cane juice and Roberts evaporator. In order to computationally simulate the motion of a particle of sugarcane juice in a two-phase, CFX-ANSYS code was used, which calculates the flow field by the Finite Volume Method. Roberts evaporator of 1050 m2 in Industrial Pucalá in Lambayeque was used, which conditions of both cane juice and vapor was recorded flow. To determine the effect of the juice supply system on the heat transfer coefficient; three evaporators of 700 m2, 845 m2, and 1134 m2, respectively, were used. To validate the temperature field profile computationally simulated, boiling juice experimental data were measured by placing temperature sensors above and below the evaporator calandria. Computational results obtained from computer simulation of the velocity, temperature and pressure fields of cane juice of an evaporator Roberts showed that the juice velocity drops dramatically at the bottom of the calandria. Abundant juice recirculation occurs between the outlet pipe of juice evaporated and the down take of recirculation. Regarding the temperature profile, the fluid reaches the highest temperatures in the middle of the height of the calandria and pressure decreases uniformly from the bottom to the body of the evaporator. Concerning the position and distribution of the juice into the evaporator, the results indicated that the juice temperature is influenced by the juice distributor. Eccentric juice distributors to the central axis of the evaporator have the highest heat transfer coefficient. The values of the temperature field both simulated computationally as those measured experimentally shown to be in good agreement, validating the computational model developed in this thesis.
Disciplina académico-profesional: Doctorado en Ciencias e Ingeniería
Institución que otorga el grado o título: Universidad Nacional de Trujillo.Escuela de Posgrado
Grado o título: Doctor en Ciencias e Ingeniería
Fecha de registro: 14-jul-2017



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