Ir al menú de navegación principal Ir al contenido principal Ir al pie de página del sitio

SECCIÓN C: INGENIERÍAS

Vol. 13 Núm. 2 (2021)

Estudio del modelado de combustión de biomasa sólida mediante OpenFoam

DOI
https://doi.org/10.18272/aci.v13i2.2082
Enviado
noviembre 17, 2020
Publicado
2021-11-16

Resumen

La biomasa es una importante fuente de energía renovable que tiene un gran potencial como sustituta de los combustibles fósiles en el corto y mediano plazo, lo cual ha llevado al desarrollo de varios métodos para su conversión energética, de los cuales la combustión es el más utilizado. Este proceso, llevado a cabo con biomasa, tiene varias ventajas medioambientales comparadas con el mismo al utilizar fuentes de energía tradicionales, sin embargo, todavía hay un camino largo por recorrer en términos de mejora de la eficiencia del proceso y la reducción de emisiones. En este contexto, los modelos computacionales CFD son una herramienta poderosa que permite estudiar y mejorar el desempeño de sistemas de combustión de una manera segura, rápida y económica, en comparación con estudios experimentales. OpenFoam es uno de los softwares CFD más importantes disponibles en la actualidad, no obstante, hay pocos trabajos que lo utilicen para simular la combustión de biomasa sólida. En este trabajo se reporta una aplicación de dicho software en el modelado de la combustión en una caldera alimentada con orujo de uva, este modelo permite predecir parámetros importantes como el campo de velocidades y las emisiones de CO y H2O en un dominio 2D.

viewed = 466 times

Citas

  1. Bhuiyan, A. A., Karim, Md. R., & Naser, J. (2016). Chapter 11—Modeling of Solid and Bio-Fuel Combustion Technologies. En M. M. K. Khan & N. M. S. Hassan (Eds.), Thermofluid Modeling for Energy Efficiency Applications (pp. 259-309). Academic Press.
  2. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802397-6.00016-6
  3. Khodaei, H., Al-Abdeli, Y. M., Guzzomi, F., & Yeoh, G. H. (2015). An overview of processes and considerations in the modelling of fixed-bed biomass combustion. Energy, 88, 946-972. https://doi.org/10.1016/j.energy.2015.05.099
  4. Kanniche, M., Gros-Bonnivard, R., Jaud, P., Valle-Marcos, J., Amann, J.-M., & Bouallou, C. (2010). Precombustion, post-combustion and oxy-combustion in thermal power plant for CO2 capture. Applied Thermal Engineering, 30(1), 53-62. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2009.05.005
  5. Noussan, M., Cerino Abdin, G., Poggio, A., & Roberto, R. (2014). Biomass-fired CHP and heat storage system simulations in existing district heating systems. Applied Thermal Engineering, 71(2), 729-735. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.11.021
  6. Yin, C., Rosendahl, L. A., & Ksr, S. K. (2008). Grate-firing of biomass for heat and power production. Progress in Energy
  7. Bhuiyan, A. A., & Naser, J. (2015). CFD modelling of co-firing of biomass with coal under oxy-fuel combustion in a large-scale power plant. Fuel, 159, 150-168. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2015.06.058
  8. Szemmelveisz, K., Szú'cs, I., Palotás, Á. B., Winkler, L., & Eddings, E. G. (2009). Examination of the combustion conditions of herbaceous biomass. Fuel Processing. Technology, 90(6), 839-847. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2009.03.001
  9. Yang, Y. B., Sharifi, V. N., & Swithenbank, J. (2004). Effect of air flow rate and fuel moisture on the burning behaviours
  10. Dernbecher, A., Dieguez-Alonso, A., Ortwein, A., & Tabet, F. (2019). Review on modelling approaches based on computational fluid dynamics for biomass combustion systems. Biomass Conversion and Biorefinery, 9(1), 129-182. https://doi.org/10.1007/s13399-019-00370-z
  11. García Sánchez, G. F., Chacón Velasco, J. L., & Chaves Guerrero, A. (2013). Modelado de la combustión en motores Diésel: Revisión del estado del arte. REVISTA ION, 26(1). http://revistas.uis.edu.co/index.php/revistaion/article/ view/3506
  12. Versteeg, H., & Malalasekera, W. (2007). An Introduction to Computational Fluid Dynamics: The Finite Volume Method (Edición: 2nd rev. ed). Prentice Hall.
  13. Karim, Md. R., & Naser, J. (2014, diciembre 8). Progress in Numerical Modelling of Packed Bed Biomass Combustion. 19th Aust. Fluid Mech. Conf., Melbourne.
  14. Kasper, R. (2017). Particle Simulation with OpenFOAM®. German OpenFoam User meetiNg 2017, Haus der Wissenschaften, Braunschweig, Germany. https://www.foamacademy.com/wpcontent/uploads/2016/11/GOFUN2017_ParticleSimulations_slides.pdf
  15. Chen, G., Xiong, Q., Morris, P. J., Paterson, E. G., Sergeev, A., & Wang, Y. C. (2014). OpenFOAM for computational fluid dynamics. Notices of the American Mathematical Society, 61(4), 354-363. https://doi.org/10.1090/noti1095
  16. Jasak, H. (2009). OpenFOAM: Open source CFD in research and industry. International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 1(2), 89-94. https://doi.org/10.2478/IJNAOE-2013-0011
  17. Jasak, H., Jemcov, A., & Kingdom, U. (2007). OpenFOAM: A C++ Library for Complex Physics Simulations. International Workshop on Coupled Methods in Numerical Dynamics, IUC, 1-20.
  18. Cordiner, S., Manni, A., Mulone, V., & Rocco, V. (2014). A Detailed Study of a Multi-MW Biomass Combustor by Numerical Analysis: Evaluation of Fuel Characteristics Impact. Energy Procedia, 61, 751-755. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2014.11.958
  19. Cordiner, S., Mulone, V., Manni, A., & Rocco, V. (2016). Biomass furnace study via 3D numerical modeling. International Journal of Numerical Methods for Heat & Fluid Flow, 26(2), 515-533. https://doi.org/10.1108/HFF-03-2015-0089