Numerical validation of viewFactor and FVDOM radiation models of OpenFOAM® and application in the study of food furnaces
| Autor: | Vicente Luiz Scalon, Sílvio Aparecido Verdério Júnior, Elson Avallone, Paulo César Mioralli |
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| Rok vydání: | 2018 |
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| Zdroj: | Ingeniare. Revista chilena de ingeniería v.26 n.4 2018 SciELO Chile CONICYT Chile instacron:CONICYT |
| ISSN: | 0718-3305 |
| DOI: | 10.4067/s0718-33052018000400546 |
| Popis: | espanolLos hornos continuos del tipo tunel, considerando su mayor flexibilidad en el calentamiento y su alta productividad, se transformaron en la mejor opcion para el procesamiento de productos alimenticios industrializados. Los objetivos principales de este trabajo son la validacion de los resultados de los modelos de radiacion viewFactor y FVDOM del software OpenFOAM® y aplicacion en la evaluacion de las tasas de transferencia de calor por la radiacion sobre la estera de un horno continuo alimenticio real. La geometria, condiciones operacionales, definiciones de la malla y condiciones iniciales y de contorno utilizados en la construccion del modelo fueron obtenidos a partir de datos de la literatura, manuales tecnicos y hornos operacionales encontrados en las industrias alimenticias. En la construccion del modelo fisico, implementacion y simulacion en el OpenFOAM®, diversas hipotesis simplificadoras fueron levantadas - el aire como un gas ideal, incompresible, newtoniano y no participante a los cambios radiantes; vaciamiento laminar; utilizacion de las ecuaciones de la continuidad, del balance de los momentos, de la energia y los modelos de radiacion viewFactor y FVDOM; algoritmo del acoplamiento presion-velocidad SIMPLE, etc. De los resultados obtenidos, se destacan la validacion de los modelos de radiacion a traves de resultados analiticos y tambien el flujo de calor por conveccion sobre la estera poco significativo en comparacion a los efectos de la radiacion. La discrepancia entre las ordenes de grandeza de la radiacion y conveccion hace dificil la correcta evaluacion de la ultima, especialmente porque pequenas oscilaciones en la temperatura y velocidad afectan considerablemente e inducen a oscilaciones en su comportamiento. El modelo de radiacion viewFactor se mostro mas ventajoso debido a su mayor simplicidad y mayor velocidad de convergencia de la solucion. EnglishContinuous tunnel furnace has greater flexibility in heating and high productivity and it was becoming the best option for processing industrialized food products. The main objective of this work is the validation of the results from radiation models viewFactor and FVDOM. In his case, the software OpenFOAM® was used and one of its applications in the evaluation of net rate heat exchanges by radiation on the mat of a real continuous furnace. The geometry, operational conditions, mesh definition, initial and boundary conditions used in the model were obtained from literature data, technical manuals and operational furnaces found in food industries. The implementation and simulation of physical model, in the OpenFOAM® has several simplifying hypothesis highlighting air is treated as an ideal and incompressible, Newtonian and non-participant to the exchanges of heat by radiation; laminar flow viewFactor and FVDOM radiation models; pressure-velocity coupling algorithm SIMPLE. The results obtained were used to validate the radiation models through analytical results and also the convective heat flux. The orders of magnitude between radiation and convection turn it difficult to correctly evaluate the heat flux. Small fluctuations in temperature and velocity affect considerably and induce oscillations on the heat flux results. The viewFactor radiation model was more advantageous due to its greater simplicity and higher convergence velocity. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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