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Title: Diseño y simulación de un equipo generador de biocarbón utilizando materia orgánica residual
Authors: Gordillo Gordillo, Jairo Mauricio
Keywords: DISEÑO DE MAQUINAS
TRANSFERENCIA DE CALOR
Issue Date: 20-Mar-2018
Publisher: Quito, 2018.
Citation: Gordillo Gordillo, J. M. (2018). Diseño y simulación de un equipo generador de biocarbón utilizando materia orgánica residual. 162 hojas. Quito : EPN.
Abstract: The objective of this work is the detailed design of a pyrolyzer that uses organic solid waste with low moisture content as a raw material. For the thermal design, a simulation was carried out with the OpenFoam software that allowed to manipulate the variables of the process such as: temperature, particle size, heating rate, etc. The simulation was performed with three different temperatures; 673, 773 and 873 K, at atmospheric pressure (1 atm) and with a retention time of 30 minutes, in all of this three cases. From the simulation of the pyrolysis process three products were obtained: biochar, biogas and bio-oil. With the results obtained and using mainly heat transfer and mechanic of materials equations, the parts of the equipment were dimensioned, obtaining a mobile equipment as compact (0,9 m high by 0,52 m in diameter) and light (146 kg) as possible, to process a load of 10 kg of biomass, with the capacity to crush said biomass in a more homogenous form before the pyrolysis process and with a post-processing system for the separation of biogas and bio-oil. The simulation based on the solver biomassGasificationFoam shows that at a lower temperature, a greater amount of biochar is obtained, that the heating rate has a greater influence in static reactors, and that this type of software is of great help in optimizing designs of thermochemical reactors. Under this conditions, the composition of the resulting products was 17,5 % biochar, 11 % biogas and 71,5 % bio-oil.
Description: El objetivo del presente trabajo es el diseño detallado de un pirolizador que utiliza como materia prima residuos sólidos orgánicos con bajo contenido de humedad. Para el diseño térmico se realizó una simulación con el software OpenFoam que permitió manipular las variables del proceso tales como: la temperatura, el tamaño de partícula, la tasa de calentamiento, etc. La simulación se realizó con tres temperaturas diferentes; 673, 773 y 873 K, a presión atmosférica (1 atm) y con un tiempo de retención de 30 minutos, en los tres casos. De la simulación del proceso de pirólisis se obtuvieron tres productos: biocarbón, biogás y bioaceite. Con los resultados obtenidos y utilizando ecuaciones principalmente de transferencia de calor y mecánica de materiales se dimensionó las partes del equipo, obteniendo un equipo móvil, lo más compacto (0,9 m de altura por 0,52 m de diámetro) y ligero posible (146 kg) para procesar una carga de 10 kg de biomasa, con capacidad para triturar dicha biomasa en una forma más homogénea antes del proceso de pirólisis, y con un sistema de pos procesamiento para la separación del biogás y bioaceite. La simulación basada en el solucionador biomassGasificationFoam muestra que a menor temperatura se obtiene mayor cantidad de biocarbón, que la tasa de calentamiento influye más en reactores estáticos, y que este tipo de software es de gran ayuda para optimizar diseños de reactores termoquímicos. En estas condiciones la composición del producto resultante fue 17,5 % de biocarbón, 11 % de biogás y 71,5 % de bioaceite.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/19309
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