Modelo Euleriano-Lagrangiano del proceso de gasificación en lecho fluidizado

Introducción: En procesos de gasificación en lecho fluidizado, es importante evaluar el comportamiento de parámetros de presión, temperatura, composición de gas, características del material a gasificar, flujo de oxidante, entre otros, para llevar a cabo esta evaluación rápidamente, el uso del model...

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Autores:: Quintero Coronel, Daniel Andres
Consuegra Vargas, Franklin Eduardo
Espinel Blanco, Edwin Edgardo

Tipo de recurso:: Article of journal

Fecha de publicación:: 2020

Institución:: Corporación Universidad de la Costa

Repositorio:: REDICUC - Repositorio CUC

Idioma:: spa

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description	Introducción: En procesos de gasificación en lecho fluidizado, es importante evaluar el comportamiento de parámetros de presión, temperatura, composición de gas, características del material a gasificar, flujo de oxidante, entre otros, para llevar a cabo esta evaluación rápidamente, el uso del modelado mediante dinámica de fluidos computacional es una de las herramientas más poderosas. Las fases sólida y gaseosa de la gasificación pueden estimarse mediante el uso un modelo Lagrangiano y Euleriano respectivamente. Objetivo: Desarrollar un modelo mediante el uso de la dinámica de fluidos computacional para la evaluar el comportamiento del proceso de gasificación en lecho fluidizado. Metodología: A partir de la revisión de la literatura, se seleccionó la geometría del reactor a modelar, las condiciones de operación y el material a gasificar. Se describe detalladamente el modelo desarrollado con el software STAR CCM+, las ecuaciones que rigen el comportamiento del proceso, los estudios de independencia de malla y tiempo entre otros parámetros de interés. Resultados: Se validó el modelo desarrollado con datos reportados en la literatura mediante comparación directa de las concentraciones del gas obtenido cuando se utilizó aire como agente oxidante, así mismo, se muestra la concentración del gas obtenido a lo largo del reactor para tiempos de interés. Conclusiones: A partir de los resultados obtenidos, se logró una buena aproximación con lo reportado en la literatura, lo que permite evidenciar la validez del modelo desarrollado. Los submodelos utilizados en este trabajo difieren de los reportados por [1], por lo que se obtiene algunas diferencias en las fracciones molares de las especies obtenidas, no obstante el modelo predice adecuadamente el comportamiento del proceso.
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Objetivo: Desarrollar un modelo mediante el uso de la dinámica de fluidos computacional para la evaluar el comportamiento del proceso de gasificación en lecho fluidizado. Metodología: A partir de la revisión de la literatura, se seleccionó la geometría del reactor a modelar, las condiciones de operación y el material a gasificar. Se describe detalladamente el modelo desarrollado con el software STAR CCM+, las ecuaciones que rigen el comportamiento del proceso, los estudios de independencia de malla y tiempo entre otros parámetros de interés. Resultados: Se validó el modelo desarrollado con datos reportados en la literatura mediante comparación directa de las concentraciones del gas obtenido cuando se utilizó aire como agente oxidante, así mismo, se muestra la concentración del gas obtenido a lo largo del reactor para tiempos de interés. Conclusiones: A partir de los resultados obtenidos, se logró una buena aproximación con lo reportado en la literatura, lo que permite evidenciar la validez del modelo desarrollado. Los submodelos utilizados en este trabajo difieren de los reportados por [1], por lo que se obtiene algunas diferencias en las fracciones molares de las especies obtenidas, no obstante el modelo predice adecuadamente el comportamiento del proceso.Introduction: In fluidized bed gasification processes, it is important to evaluate the behavior of pressure parameters, temperature, gas composition, characteristics of the material to be gasified, oxidant flow, among other parameters. To carry out this evaluation quickly, the use of computational fluid dynamics modeling is one of the most powerful tools.&nbsp; The solid and gaseous phases of gasification can be estimated using a Lagrangian and Eulerian model respectively. &nbsp; Objective: To develop a model using computational fluid dynamics to evaluate the behavior of the gasification process in a fluidized bed. Method: From the literature review, the geometry of the reactor to be modeled, the operating conditions and the material to be gasified were selected. The model developed with the STAR CCM+ software, the equations that govern the behavior of the process, the mesh and time independence studies, among other parameters of interest, are described in detail. Results:&nbsp; The model developed was validated with data reported in the literature by direct comparison of the concentrations of the gas obtained when air was used as an oxidizing agent, as well as showing the concentration of the gas obtained throughout the reactor for times of interest. Conclusions: From the results obtained, a good approximation was achieved with what is reported in the literature, which allows evidencing the validity of the model developed. The sub-models used in this work differ from those reported by [1], so some differences are obtained in the molar fractions of the species obtained, however the model adequately predicts the behavior of the process.application/pdftext/htmlapplication/xmlspaUniversidad de la CostaINGE CUC - 2020http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessEsta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://revistascientificas.cuc.edu.co/ingecuc/article/view/2292fluidized bedCFDeulerianlagrangiangasificationlecho fluidizadoCFDeulerianolagrangianogasificaciónModelo Euleriano-Lagrangiano del proceso de gasificación en lecho fluidizadoEulerian-Lagrangian model of the fluidized-bed gasification processArtículo de revistahttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1Textinfo:eu-repo/semantics/articleJournal articlehttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Inge Cuc M. Thakare & A.A.Nene, “Eulerian-Lagrangian CFD modeling of coal gasification,” IERJ, Sp. Ed., pp. 1–9, Jun. 2017. M. La Villetta, M. Costa & N. Massarotti, “Modelling approaches to biomass gasification: A review with emphasis on the stoichiometric method,” Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 74, pp. 71–88, Jul. 2017. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.02.027 A. Franco & A. R. Diaz, “The future challenges for ‘clean coal technologies’: Joining efficiency increase and pollutant emission control,” Energy, vol. 34, no. 3, pp. 348–354, Mar. 2009. https://doi.org/10.1016/j.energy.2008.09.012 G. G. Sáinz, “Estudio experimental de la co- gasificación de fangos de EDAR y carbón con aire en lecho fluidizado,” Ph. D Thesis, UNIZAR, Zaragoza, ES, 2013. J. Xie, W. Zhong, B. Jin, Y. Shao & Y. Huang, “Eulerian-Lagrangian method for three-dimensional simulation of fluidized bed coal gasification,” Adv. Powder Technol., vol. 24, no. 1, pp. 382–392, Jan. 2013. https://doi.org/10.1016/j.apt.2012.09.001 A. 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