Adsorción de metanol
Páginas: 91 (22721 palabras)
Publicado: 14 de septiembre de 2012
MODELAMIENTO DEL PROCESO DE ADSORCION Y DESORCION DE METANOL EN UN LECHO DE CARBÓN ACTIVADO PARA LA APLICACIÓN EN SISTEMAS DE REFRIGERACIÓN SOLAR POR ADSORCIÓN INTERMITENTE
FARID BERNARDO CORTÉS CORREA
TESIS DE GRADO PRESENTADA COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE
MAGÍSTER EN INGENIERÍA QUÍMICA
Director: FARID CHEJNE JANNA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINASMEDELLÍN 2006
DEDICATORIA A mi papá, mamá y abuelos, que siempre estuvieron conmigo y son fuente de inspiración y ganas de seguir adelante. A mi hermano, mis tíos (Daniel y Yesith Cortés) que nunca me dejaron decaer.
A mi maestro, mi amigo y el que ha sido como un padre para mi, Farid Chejne.
A mi novia, Catalina Pajón por su apoyo incondicional e incesante.
AGRADECIMIENTOS El autorquiere expresar sus más sinceros agradecimientos a COLCIENCIAS y por su apoyo económico y al Grupo de Estudios en Energía por sus valiosos aportes y acompañamiento durante la realización de éste proyecto. A la familia de mi novia, amigos y profesores por su apoyo, en Especial al
profesor Jorge Espinel, del cual no tengo palabras para expresar el inmenso agradecimiento.
II
RESUMEN Lossistemas de refrigeración por adsorción permiten aprovechar fuentes térmicas no convencionales como la energía solar y desechos de calor residual generados por el proceso industrial. En estos sistemas, no se utilizan equipos altamente consumidores de energía eléctrica como los compresores; sino que son remplazados por otros “generador”, que cumplen la misma función pero realizan procesos diferentes:Desorción (generación de gases) y Adsorción.
El generador es el equipo clave de un equipo de refrigeración de esta naturaleza, en él se realizan las operaciones físicas de adsorción y desorción de gases, la cual permite la generación de frío en el evaporador. También se presentan fenómenos de transporte y de transferencia de materia, energía y momentum simultáneos que le agregan complejidad enel momento de desarrollar un modelo matemático confiable.
En este proyecto se desarrollo un modelo matemático para dar cuenta del comportamiento del generador durante su etapa de adsorción y desorción la cual se realizan en condiciones no estacionarias en un medio no uniforme. Por lo tanto el modelo matemático planteado unidimensional, dependiente del tiempo, bifásico de carácter fenomenológicoen el cual se encuentran acopladas las ecuaciones de balance de materia, energía y cantidad de movimiento en coordenadas cilíndricas variando la presión para el lecho de carbón activado contenido en el generador.
El modelo matemático de adsorción y desorción de metanol en carbón activado se discretizó en el espacio por el método de volúmenes finitos, utilizando la aproximación de un esquemade diferencia central para representar la conducción térmica del gas y del sólido, y para los términos convectivos masicos y energéticos se utilizó el esquema upwind de primer orden bajo la plataforma de Fortran 90, teniendo la ventaja de poder ser usado para diferentes parejas
adsorbato/adsorbente, usando la misma estructura matemática y algorítmica. III
Los resultados obtenidos de lasimulación fueron validados satisfactoriamente con información experimental obtenida de datos de pruebas de campo y con datos reportados en la literatura. El modelo permite obtener los perfiles de temperatura, presión, densidad y velocidad del gas en dirección radial como también la temperatura del sólido y la cantidad adsorbida (o desorbida) de metanol en el lecho de carbón activado, durante lasetapas de adsorción / evaporación y desorción / condensación.
Una de las cosas relevantes del trabajo se relaciona con la inclusión de términos adicionales en las ecuaciones de balance las cuales no han sido tenidas en cuenta por los modelos existentes en la literatura. Esto le da un carácter innovador y explicativo a la hora de analizar los comportamientos observados a partir de las pruebas...
FARID BERNARDO CORTÉS CORREA
TESIS DE GRADO PRESENTADA COMO REQUISITO PARA OPTAR AL TÍTULO DE
MAGÍSTER EN INGENIERÍA QUÍMICA
Director: FARID CHEJNE JANNA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE MINASMEDELLÍN 2006
DEDICATORIA A mi papá, mamá y abuelos, que siempre estuvieron conmigo y son fuente de inspiración y ganas de seguir adelante. A mi hermano, mis tíos (Daniel y Yesith Cortés) que nunca me dejaron decaer.
A mi maestro, mi amigo y el que ha sido como un padre para mi, Farid Chejne.
A mi novia, Catalina Pajón por su apoyo incondicional e incesante.
AGRADECIMIENTOS El autorquiere expresar sus más sinceros agradecimientos a COLCIENCIAS y por su apoyo económico y al Grupo de Estudios en Energía por sus valiosos aportes y acompañamiento durante la realización de éste proyecto. A la familia de mi novia, amigos y profesores por su apoyo, en Especial al
profesor Jorge Espinel, del cual no tengo palabras para expresar el inmenso agradecimiento.
II
RESUMEN Lossistemas de refrigeración por adsorción permiten aprovechar fuentes térmicas no convencionales como la energía solar y desechos de calor residual generados por el proceso industrial. En estos sistemas, no se utilizan equipos altamente consumidores de energía eléctrica como los compresores; sino que son remplazados por otros “generador”, que cumplen la misma función pero realizan procesos diferentes:Desorción (generación de gases) y Adsorción.
El generador es el equipo clave de un equipo de refrigeración de esta naturaleza, en él se realizan las operaciones físicas de adsorción y desorción de gases, la cual permite la generación de frío en el evaporador. También se presentan fenómenos de transporte y de transferencia de materia, energía y momentum simultáneos que le agregan complejidad enel momento de desarrollar un modelo matemático confiable.
En este proyecto se desarrollo un modelo matemático para dar cuenta del comportamiento del generador durante su etapa de adsorción y desorción la cual se realizan en condiciones no estacionarias en un medio no uniforme. Por lo tanto el modelo matemático planteado unidimensional, dependiente del tiempo, bifásico de carácter fenomenológicoen el cual se encuentran acopladas las ecuaciones de balance de materia, energía y cantidad de movimiento en coordenadas cilíndricas variando la presión para el lecho de carbón activado contenido en el generador.
El modelo matemático de adsorción y desorción de metanol en carbón activado se discretizó en el espacio por el método de volúmenes finitos, utilizando la aproximación de un esquemade diferencia central para representar la conducción térmica del gas y del sólido, y para los términos convectivos masicos y energéticos se utilizó el esquema upwind de primer orden bajo la plataforma de Fortran 90, teniendo la ventaja de poder ser usado para diferentes parejas
adsorbato/adsorbente, usando la misma estructura matemática y algorítmica. III
Los resultados obtenidos de lasimulación fueron validados satisfactoriamente con información experimental obtenida de datos de pruebas de campo y con datos reportados en la literatura. El modelo permite obtener los perfiles de temperatura, presión, densidad y velocidad del gas en dirección radial como también la temperatura del sólido y la cantidad adsorbida (o desorbida) de metanol en el lecho de carbón activado, durante lasetapas de adsorción / evaporación y desorción / condensación.
Una de las cosas relevantes del trabajo se relaciona con la inclusión de términos adicionales en las ecuaciones de balance las cuales no han sido tenidas en cuenta por los modelos existentes en la literatura. Esto le da un carácter innovador y explicativo a la hora de analizar los comportamientos observados a partir de las pruebas...
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