Efecto de la concentración de jugo en el rendimiento de espaciadores multicapa en destilación con membrana

Abstract

RESUMEN: La destilación con membrana es un proceso de separación en el que solo las moléculas de vapor se transfieren a través de una membrana hidrófoba microporosa, impulsado térmicamente el cual permite la remoción de un solvente en un compuesto, principalmente agua. En este caso de estudio, dicho método de separación se empleó para la concentración de jugos mediante simulaciones computacionales con el programa COMSOL, analizando el efecto ocasionado por el uso de espaciadores dentro del módulo de membrana con flujo a contracorriente, utilizando tres configuraciones geométricas, la primera un canal libre y las otras dos configuraciones b) y c) con un diseño de espaciadores multicapa con un arreglo tipo zig-zag. Estas configuraciones se evaluaron a: Reynolds de 133 y a una Velocidad inicial de 1.5 m/s fijos, las corridas experimentales se llevaron a cabo mediante un barrido paramétrico con °Brix= 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 y 50. Se demostró que la presencia de los espaciadores dentro del canal mejora significativamente la transferencia de calor, la configuración más eficiente fue la b) en comparación con la configuración de canal libre, presentando una mejor redistribución de flujo y de calor incluso en los casos de mayor viscosidad. ABSTRACT: Membrane distillation is a separation process in which only steam molecules are transferred through a hydrophobic, microporous, thermally driven membrane that allows the removal of a solvent in a compound, mainly water. In this case study, this separation method was used for the concentration of juices through computational simulations with the COMSOL program, analyzing the effect caused by the use of spacers inside the membrane module with countercurrent flow, using three geometric configurations, the first one free channel and the other two configurations b) and c) with a multilayer spacers design with a zig-zag arrangement. These configurations were evaluated at: Reynolds of 133 and an initial speed of 1.5 m / s fixed, the experimental runs were connected to one line by means of a parametric sweep with ° Brix = 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40 and 50. It was shown that the presence of the spacers within the channel significantly improves heat transfer, the most efficient configuration was b) compared to the free channel configuration, presenting a better redistribution of flow and heat even in cases of higher viscosity.