UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANAINGENIERIA MECANICA

Gabriel Encalada S.

TRANSFERENCIA DE CALOR I

MODELAMIENTO EN DOS DIMENSIONES DE TRASFERENCIA DE CALOR Y CANTIDAD DE MOVIMIENTO EN EL PROCESO TÉRMICO QUE CONTIENEN LATAS EN FORMA HORIZONTAL

En los experimentos, las latas tenían una capacidad de 500 g, y después de montar los termopares, el tratamiento térmico se llevó a cabo en un autoclave bajo condiciones de pasteurización, entonces los datos de temperatura obtenidos experimentalmente se comparó con los resultados de la simulación para la validación de los modelos de simulación. Los datos experimentales comparan bien con los resultados de la simulación.

Reducción al mínimo de las pérdidas de calidad al tiempo que proporciona un adecuado proceso con una esterilidad deseada es uno de los retos a la industria conservera.

Optimización de un proceso de enlatado para lograr estos objetivos es posible debido a la fuerte dependencia de la temperatura de microorganismos patógenos y a la cinética de los factores de calidad.

Las simulaciones son los preferidos para los ensayos de eficiencia de procesamiento térmico durante el envasado, y que se sabe que juegan un papel importante en la optimización de procesos.

Existentes modelos de optimización computacional se utilizan para la conducción de los alimentos calentados debido a la simplicidad de la utilización de la analítica y soluciones numéricas ya que sólo la solución de la ecuación de energía se utiliza además de la cinética de destrucción microbiana y la pérdida de calidad.

En los alimentos calentados por convección, la convección natural es el mecanismo dominante durante el envasado, y una solución de continuidad y ecuaciones de Momemtum simultáneamente con la ecuación de la energía, también son necesarios para obtener las condiciones óptimas de procesamiento.

Datta y Texieira fueron los primeros en predecir numéricamente perfiles de temperatura y de velocidad transitoria durante el calentamiento por convección natural de alimentos líquidos enlatados.

Entonces, Kumar simulando la esterilización de alimentos líquidos viscosos en una lata en forma vertical.

Abdul Ghani utiliza el enfoque de dinámica de fluidos computacional para la simulación numérica de calentamiento por convección natural de los alimentos enlatados. En estos estudios, se utilizó enfoque axi-simétrica a lo largo del eje y del bote en vertical para reducir el tiempo de cálculo.

Por lo tanto, el objetivo de este estudio fue simular la transferencia de calor en latas horizontales de los productos líquidos y validar los resultados de la simulación con los resultados experimentales para demostrar el uso de los 2 enfoques dimensionales.

Ecuaciones aplicadas para el cálculo

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANAINGENIERIA MECANICA

Gabriel Encalada S.

TRANSFERENCIA DE CALOR I

Ecuación de continuidad

Ecuación de energía

Ecuación de Momentum y dirección radial

Ecuación de Momentum y dirección angular

Donde T es la temperatura (K), t es el tiempo (s) de proceso, P es la presión (Pa), g es la aceleración gravitacional (m / s ²), μ es la viscosidad dinámica (Pa-s), KF es la conductividad térmica (W / mK), ρf es la densidad (kg / m³) y CPF capacidad de calor específico del líquido (J / kg K) y, VR y vθ son componentes de la velocidad (m / s) en R y direcciones θ, respectivamente.

Las ecuaciones se resolvieron mediante Euler con ecuaciones de segundo orden hacia atrás, mientras que una técnica de realización de mallas no geométricas.

Para predecir así la transferencia de calor en los límites, las mallas rectangulares se inflan en la interfaz desde el líquido adyacente a las paredes pueden ampliar conseguir una densidad inferior a

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANAINGENIERIA MECANICA

Gabriel Encalada S.

TRANSFERENCIA DE CALOR Itravés del efecto de transferencia de calor y que conduce a la creación de una fuerza de flotabilidad hacia arriba debido a la diferencias de densidad.

La inflación en los límites resultó en estructura de rejilla muy fina para resolver con precisión los componentes de la velocidad y de temperatura. Las simulaciones se realizaron con 3 - y 2 casos dimensionales para ilustrar los 2 aproximaciones dimensionales.

En el caso tridimensional, se utilizaron 467.610 nodos mientras que el número de nodos era 14.680 en el caso de 2 dimensiones.

Análisis de datos

En este artículo explica que se requieren las 3 simulaciones bidimensionales para determinar la distribución de temperatura y perfil de velocidad de evolución para el caso de latas horizontales que contienen productos alimenticios líquidos.

Como se observa en las siguientes figuras los contornos de temperatura estratificados se formaron a través del efecto de convección natural en la dirección radial mientras que una distribución de la temperatura casi uniforme se ve en la dirección horizontal con la excepción de los cambios de temperatura más cerca de los límites. Del mismo modo, los vectores de velocidad eran muy eficaces en la dirección radial mientras que no significativas en la dirección horizontal.

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANAINGENIERIA MECANICA

Gabriel Encalada S.

TRANSFERENCIA DE CALOR IAnaslisis de resultados

Como se analiza en los siguientes graficos y tomando su teoria de no tomar en cuenta la convecion en GZ un cerverza se enfriaria mas rapido de manera horizontal que vertical ya que la mayoria de de tranferecia de calor se da el eje GY y con ayuda de la graveda este influye en su enfriamiento.