Simulación computacional del proceso de secado de alimentos particulados por medio de lecho fluidizado usando CFD-DEM

Abstract

El objetivo del trabajo fue simular la transferencia de cantidad de movimiento en un lecho fluidizado, considerando el acoplamiento de la fase continua (fluido) y la fase discreta (partículas). Se utilizaron las siguientes herramientas: Blender, OpenFOAM, Helyx-OS, LIGGGHTS y CFD-DEM COUPLING. Se definió una geometría 3D (archivos STL) y se malló utilizando Helyx-OS. OpenFOAM resolvió las ecuaciones para la fase continua, y LIGGGHTS el movimiento de las partículas. CFD-DEM COUPLING, integra ambas fases, recalculando las ecuaciones de la fase continua, integrando un término que representa el intercambio de cantidad de movimiento entre el fluido y las partículas. Los resultados mostraron la evolución en el tiempo de la posición y velocidad de cada partícula, y la presión y velocidad del fluido, y permitieron estimar la expansión del lecho, la caída de presión y posibles zonas de estancamiento.

The objective of this work was to simulate momentum transfer in a fluidized bed, considering the phase coupling of the continuous phase (fluid) and the discrete phase (particles). The following tools were used: Blender, OpenFOAM, Helyx-OS, LIGGGHTS, and CFD-DEM COUPLING. A 3D geometry (STL files) was defined and meshed using Helyx-OS. OpenFOAM solved the equations for the continuous phase, and LIGGGHTS solved the particle motion. CFD-DEM COUPLING integrates both phases, recalculating the equations for the continuous phase and integrating a term that represents the momentum exchange between the fluid and the particles. The results showed the evolution over time of the position and velocity of each particle, and the pressure and velocity of the fluid, and allowed estimating bed expansion, pressure drop, and possible stagnation zones.