Abstract
El presente trabajo explora y discute la deducción y aplicación de un modelo matemático genérico (Modelo de Interacción de Múltiples Continuos, MIMC) en la predicción del comportamiento dinámico de la eficiencia de un biofiltro de lecho fijo tratando tolueno. Se presenta una estrategia de solución numérica, incluyendo un caso de estudio de validación. Posteriormente se presentan estudios de variación de dos números adimensionales (Péclet y Sherwood) y su efecto sobre el comportamiento de la eficiencia del biofiltro. Para dos fases interactuando (Modelos Doble Continuos, MDC), tres niveles de sofisticación son contrastados, concluyendo que el fenómeno de crecimiento (comprendiendo desde el proceso de inoculación hasta la saturación del lecho) es crucial para realizar el diseño y modelamiento en sistemas de biofiltración al emplear MIMC’s. Con MDC 2 se logró un ER<8% siendo el enfoque que más se acerca a los datos experimentales reportados en literatura.
Highlights
Resumen El presente trabajo explora y discute la deducción y aplicación de un modelo matemático genérico (Modelo de Interacción de Múltiples Continuos, Modelos de Interacción de Múltiples Continuos (MIMC)) en la predicción del comportamiento dinámico de la eficiencia de un biofiltro de lecho fijo tratando tolueno
Achieving with Modelo Doble Continuo (MDC) 2 an ER< 8% being the approach that comes closest to the experimental data reported in literature
Adimensional s-1 kg CA / kg de Biomasa h-1 kg m-3 kg m-3 mm Análisis de independencia de malla Se realizó un análisis de independencia de malla, considerando un malleo adecuado de 40 x 40 para los tres niveles de sofisticación obteniéndose un error relativo menor al 1% como se muestra en la Tabla 2
Summary
Debido a que la geometría de los ductos hipotéticos se ha considerado cilíndrica, el área superficial de la interfase (Asf), la velocidad axial promedio de la fase móvil (vz) y otras propiedades se actualizan en cada etapa temporal durante la resolución del modelo. Código FORTRAN BIOFILF2 El código computacional empleado en este trabajo está basado en diferencias finitas para discretizar los operadores espaciales y el método de Runge-Kutta-Fehlberg para la integración de los operadores temporales, tal como se describe en la Figura 2. La Figura 3 muestra las etapas finales (variación de las variables dependientes con respecto al tiempo menor a 1x10−6) del cálculo de BIOFILF2 para 0 ≤ Ra ≤ 1x105, las cuales son comparables con los estados estables reportados (benchmark) por De Vahl Davis (1983). Isotermas en el estado estable (tolerancia < 1x10-6) para una cavidad 2-D obtenidas mediante BIOFILF2. Modelo Doble Continuo (MDC) Para los tres niveles de sofisticación se emplearon valores típicos de biofiltración de COV’s. En la Tabla 1 se enlistan los parámetros usados para los tres niveles de sofisticación MDC1, MDC2 y MDC3, los grupos adimensionales que demandan los parámetros se enlistan en el Apéndice A. Parámetros fisicoquímicos para biofiltración de tolueno (Serial et al, 1995; Alonso et al, 1998)
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