Análisis térmico de un prototipo de cámara de secado estática por convección y radiación de 1000 W para uso semiindustrial
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Date
2021-04
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
The present research work is focused on the temperature distributions inside the
drying chamber with a radiation heat source that in this case four infrared lamps of
250 W each are used. In order to obtain these temperatures, experimental analyses
are carried out in the prototype of the chamber and also with a modeling of the dryer
simulations were obtained in the software, in a transient state with time intervals of
180, 240 and 688 seconds.
The methodology proposed for the study was software simulation, first verifying the
modeling of the chamber, then proceeding with the steps for data entry such as:
parameters for the type of analysis, type of fluid (air), initial conditions, selection of
materials, boundary conditions, amount of heat and radiating surfaces, also through
calculations of the parameters of heat transfer inside the chamber by natural
convection, forced and radiation, with their combinations reaching 771 W, also
obtained the variation of stored energy for the air of 15.65 W. Applying energy
balance, the losses by convection to the outside are determined, which reach 25 W.
The combined results of the heat transfer methods help to calculate the efficiency of
the chamber in vacuum (without load) and considering only the heating of the air
inside gives us 6.4 percent. In the experimental and simulated time intervals
analyzed, the temperature distributions in the middle and lower part of the chamber
reach maximum values of 47 and 58.75 degrees Celsius, respectively.
Description
El presente trabajo de investigación se centra en las distribuciones de temperaturas
en el interior de la cámara de secado con una fuente calorífica de radiación que en
este caso se utilizan cuatro lámparas infrarrojas de 250 W cada una, para la obtención
de dichas temperaturas se realizan análisis experimentales en el prototipo de la
cámara y también con un modelado del secador se obtuvo simulaciones realizadas en
el software, en estado transitorio con intervalos de tiempos de 180, 240 y 688
segundos.
La metodología planteada para el estudio fue la simulación en software verificando
primero el modelado de la cámara, luego se procede con los pasos para el ingreso de
datos como son: parámetros para el tipo de análisis, tipo de fluido (aire), condiciones
iniciales, selección de materiales, condiciones de frontera, cantidad de calor y
superficies radiantes, también mediante cálculos de los parámetros de transferencia
de calor en el interior de la cámara por convección natural, forzada y radiación, con
sus combinaciones alcanzan los 771 W, además se obtuvo la variación de energía
almacenada para el aire de 15,65 W. Aplicando balance de energía se determinan las
perdidas por convección al exterior que alcanzan los 25 W.
Los resultados combinados de los métodos de transferencia de calor ayudan al
cálculo de la eficiencia de la cámara en vacío (sin carga) y considerando solamente el
calentamiento del aire al interior nos da 6,4 por ciento. En los intervalos de tiempos
analizados experimentales y simulados se obtienen las distribuciones de temperaturas
en la zona media e inferior de la cámara alcanzando valores máximos de 47 y 58,75
grados centígrados respectivamente.
Keywords
ANÁLISIS TÉRMICO, CÁMARA DE SECADO, RADIACIÓN, TRANSFERENCIA DE CALOR, NÚMERO DE REYNOLS, NÚMERO DE NUSSELT, NÚMERO DE GRASHOF, NÚMERO DE RAYLEIGH, RADIACIÓN INFRARROJA, BALANCE DE ENERGÍA, TRANSFERENCIA DE CALOR