Investigation of heat transfer in partially filled horizontal drums

Autor(es)

Rezendes Tada, Erika Fernanda ; Bueck, Andreas ; Casciatori, Fernanda Perpetua ; Tsotsas, Evangelos ; Claudio Thomeo, Joao

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL; v. 316, p. 988-1003, MAY 15 2017.
• Citações Web of Science: 3

Resumo

The use and the improvement of classical mathematical models for heat transfer in particulate systems can facilitate the industrial large-scale application of rotating drums as bioreactors for solid-state cultivation (SSC). In the current paper, a one-phase two-dimensional heat transfer model is proposed for that radial and angular temperature profiles can be forecasted along time in a horizontal drum, partially filled With glass beads, subjected to intermittent rotation. The most important heat transfer mechanisms were calculated and discussed. Experiments have been carried out in order to provide experimental data of temperature at several radial and angular positions to be compared to the ones predicted by simulation. Three parameters were adjusted to obtain the best fit between simulated and experimental temperature data: hs, hW and k (convective heat transfer coefficient bed surface-headspace, convective heat transfer coefficient wall-to-bed and effective thermal conductivity of the bed, respectively). A factorial central composite design (CCD) was used to optimize the search for the best set of parameters, having the determination coefficient as optimization criteria. For the values of the fitted parameters h(s), h(w), and k, experimental and predicted temperatures were very close, addressing that the model here can be used as a basic feature for further studies of heat transfer in SSC drum bioreactors and other applications. (C) 2017 Elsevier B.V. All rights reserved. (AU)

• Processo FAPESP: 12/13939-0 - Modelagem da transferência de calor e da migração de umidade em biorreatores de fermentação no estado sólido em leito empacotado para produção de celulases fúngicas empregando resíduos sólidos agroindustriais
• Beneficiário: Fernanda Perpétua Casciatori
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 14/23453-3 - Ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para a produção de celulases por fermentação em estado sólido
• Beneficiário: João Cláudio Thoméo
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Regular
• Processo FAPESP: 14/25183-3 - Desenvolvimento e ampliação de escala de biorreatores de leito empacotado para produção de celulases por fermentação em estado sólido
• Beneficiário: Fernanda Perpétua Casciatori
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 11/07453-5 - Biorreatores de leito fixo para fermentação em estado sólido: ampliação de escala para produção de celulases de origem fúngica
• Beneficiário: Fernanda Perpétua Casciatori
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 15/00362-5 - Visita do pesquisador Dr. Andreas Bueck, da Otto von Guericke Universitat, Alemanha
• Beneficiário: João Cláudio Thoméo
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Pesquisador Visitante - Internacional