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Diseño y simulación de un intercambiador de calor para una cámara de secado de (2 x 4 x 3) m, con una capacidad de 100 kg de granos de cacao, en un período de tres a cuatro horas

Abstract:

La finalidad del proyecto técnico es diseñar y simular un intercambiador de calor aplicable en una cámara de secado de (2x4x3) m, para elevar la temperatura del aire, utilizado para la deshidratación de las almendras de cacao, optimizando el tiempo en el proceso, mediante el uso artificial en el secado. Esta investigación se desarrolló partiendo desde el diseño del intercambiador de calor, mediante un análisis térmico de transferencia de calor, que está dada por conducción y convección, los fluidos de trabajo son vapor saturado a 111.35 °C y aire a 25 °C. Un intercambiador de calor compacto es ideal para efectuar esta actividad, de acuerdo con el diseño la potencia de este es de 54.64 kW, la geometría utilizada para realizar el modelo contribuye a obtener una evolución térmica favorable, ya que, con el arreglo de los tubos y la utilización de superficies extendidas en los mismos, la efectividad del equipo alcanza un valor de 0.90. Para corroborar el trabajo se lo desarrollo mediante la simulación en el software SolidWorks con el complemento de FlowSimulation, analizando la temperatura del aire en la salida para verificar si se transfirió la energía demandada, alcanzando 64 °C. Además, se evaluó de manera analítica y computacional (software EES) el tiempo que se necesita para obtener la humedad requerida del 7 % en los granos, alcanzando un tiempo de 3.53 h. Finalmente, el cálculo del diseño permitió seleccionar los componentes para el sistema, disponiendo de una caldera ELECON de 80 BPH y un equipo de ventilación centrifugo de la serie: CDXRT-355-0.75.