EFECTO TÉRMICO DEL USO DE ESFERAS HUECAS EN REACTORES DE MEDIOS POROSOS INERTES E HÍBRIDOS PARA LA PRODUCCIÓN DE HIDRÓGENO Y GAS DE SÍNTESIS

Abstract

La combustión por filtración, o combustión en medios porosos, trata de la oxidación parcial o total de un combustible en presencia de una fase sólida, logrando un proceso de transferencia de calor más dinámico que las tecnologías de combustión convencionales. La fase sólida es un lecho poroso que suele estar conformado por esferas sólidas, cuyo comportamiento térmico posee un efecto directo en las reacciones químicas, y por ende en el proceso de combustión en general debido a la recirculación de energía. Este trabajo de titulo tiene como hipótesis una mayor producción de hidrógeno en procesos de combustión en medios porosos inertes e híbridos, dado el efecto térmico de las esferas huecas como medio sólido inertes, en contraste con el uso de esferas sólidas. Se desarrolla un análisis de los mecanismos de transferencia de calor, considerando la radiación interna de las esferas huecas y su reducción de densidad en comparación con esferas sólidas. A continuación, se presenta un modelo unidimensional basado en una aproximación de dos temperaturas (gas y sólido) utilizando un esquema químico para reacciones homogéneas de cuatro pasos para relaciones de equivalencia entre 0.4 y 1.6 y un esquema químico para reacciones heterogéneas de tres pasos. El modelo es contrastado con resultados experimentales, cuyos resultados concuerdan de manera satisfactoria. Ambos resultados señalan que el uso de esferas huecas (HS), en contraste con las esferas sólidas (SS), presentan mayores temperaturas y velocidades de propagación del frente de combustión. En el caso inerte, en el punto estequiométrico se registra una diferencia positiva en las temperaturas de la fase sólida y gaseosa por 168 K y 20 K, respectivamente, en contraste con el uso de esferas sólidas. El caso híbrido el caso HS muestra mayores concentraciones y tasas de generación de hidrógeno y monóxido de carbono, en un 7.6% y 12.0 %, respectivamente, en contraste con el caso SS.