Resumen de Estudio numérico de la convección natural de calor y masa 2-D en granos almacenados en silos cilíndricos

Hugo Jiménez Islas, José Luis Navarrete Bolaños, Enrique Botello Álvarez

• español

  En este trabajo se estudió numéricamente la convección natural de calor y masa en granos almacenados en silos y originada por los gradientes de temperatura producidos por las condiciones ambientales y el calor de respiración del grano, utilizando las ecuaciones de transporte de momentum, de energía y de masa para medios multifásicos. Las ecuaciones gobernantes se resolvieron mediante discretización de las coordenadas espaciales mediante colocación ortogonal con polinomios de Legendre con una malla de 19×19 nodos y la formación de un esquema implícito para el tiempo. El sistema no lineal se resolvió por el método de Newton-Raphson con factorización LU para cada etapa de integración. Se utilizó como modelo el sorgo (Sorghum bicolor), almacenado en un silo cilíndrico de 44 m3 de capacidad. El estudio numérico se hizo para 42 d, analizando los patrones de flujo, isotermas e isolíneas de humedad tanto en el grano como en el aire intersticial. El contenido de humedad en el grano es la variable controlante, y comienza a estabilizarse a los 32 d de almacenamiento. Con lo anterior, se establecen bases para la predicción del efecto de las condiciones ambientales sobre la vida útil de los granos.

• English

  In this work a numerical study was carried out on the natural convection of heat and mass in cereal grains stored in silos, originated by the temperature gradients produced by environmental conditions and respiration heat of the grain, utilizing transport equations of the momentum, heat, and mass for multiphasic-media. The governing equations were solved through discretization of spatial coordinates using orthogonal collocation with Legendre polynomials with a mesh of 19×19 nodes, and the formation of an implicit scheme for the time. The nonlinear system was solved with the Newton-Raphson method with LU factorization for each integration step. Sorghum (Sorghum bicolor) was used as model, stored inside a cylindrical silo of 44 m3 capacity. The numerical study was done for 42 d, analyzing the flow patterns, isotherms, and humidity isolines in the grain as well as in the intergranular air. Grain moisture is the controlling variable and begins to become stable at 32 d of storage. With the above-mentioned, bases for predicting the effect of environmental conditions on shelf life of grain are established.