Modelo de transferencia de calor y masa en secado de desecho de limón persa en secador de bandejas del Laboratorio de Operaciones Unitarias de la Universidad del Valle de Guatemala

Abstract

En el siguiente trabajo se presentan los resultados y el análisis de los modelos de transferencia de calor y masa para el secado de desecho de limón persa prensado. El objetivo principal es generar los modelos matemáticos para determinar la humedad y el flux de calor respecto al tiempo. Se determinó que la humedad total promedio para el limón persa prensado antes de ser secado fue de 2.53 kg de agua/kg limón seco o el 71.58% en base húmeda. Mediante datos experimentales se obtuvieron modelos que permiten determinar la humedad y flux de calor en un tiempo de secado de 0 a 210 minutos con temperaturas de 60, 65 y 70 °C en el secador de bandejas de la Universidad del Valle de Guatemala. El modelo se puede segmentar principalmente por el número de bandeja, 4 en total, para la bandeja 1 se puede segmentar entre región izquierda, central y derecha. El comportamiento observado de los experimentos realizados evidencia que se opera en la región de secado de rapidez constante para los límites de tiempo, temperatura y masa de limón establecidos, por lo cual la pérdida de humedad y la transferencia de calor total respecto al tiempo fueron modelados mediante ecuaciones lineales. El modelo de transferencia de calor por conducción mostró comportamientos distintos a la linealidad por lo cual fue representado mediante ecuaciones polinómicas, mientras que el modelo de transferencia de calor por convección fue realizado de forma indirecta como la diferencia de los otros dos modelos de transferencia de calor.

In the following work, the results and analysis of the heat and mass transfer models for the drying of pressed Persian lime waste are presented. The main objective is to generate mathematical models to determine moisture content and heat flux over time.

It was determined that the average total moisture content of the pressed Persian lime before drying was 2.53 kg of water per kg of dry lime, or 71.58% on a wet basis.

Using experimental data, models were obtained that allow the determination of moisture content and heat flux during a drying time ranging from 0 to 210 minutes, at temperatures of 60, 65, and 70 °C, in the tray dryer at the Unit Operations Laboratory of the Universidad del Valle de Guatemala. The model can be segmented primarily by tray number (four in total); for tray 1, it can be further divided into left, central, and right regions.

The behavior observed in the experiments indicates that operation occurs within the constant-rate drying region for the established limits of time, temperature, and lime mass. Therefore, the moisture loss and total heat transfer over time were modeled using linear equations. The heat transfer by conduction model exhibited non-linear behavior and was thus represented using polynomial equations, whereas the heat transfer by convection model was obtained indirectly, as the difference between the other two heat transfer models.