Análisis computacional del calentamiento híbrido de una configuración heterogénea de núcleo-caparazón para mejorar la uniformidad de la temperatura

Computational analysis of hybrid heating of a heterogeneous core-shell configuration for improving temperature uniformity

Contenido principal del artículo

Iván Amaya
Juan David Bastidas-Rodríguez
Carlos Rodrigo Correa-Cely

Resumen

A lo largo de este estudio se propone utilizar el calentamiento híbrido (microondas - radiación térmica) sobre una estructura heterogénea. El objetivo es mejorar la eficacia de su tratamiento térmico. Se analiza un conjunto core-shell con diferentes propiedades térmicas y eléctricas. Una esfera sólida constituye el núcleo del conjunto. Dicho núcleo está rodeado por tres capas de diferentes materiales. Debido a las propiedades del sistema original, se propone modificar el núcleo para que absorba las microondas. Las capas son todas homogéneas y transparentes a las microondas. Las dos primeras presentan una baja conductividad térmica, mientras que la más externa es un buen conductor térmico. También se propone añadir una fina capa de susceptor entre las dos primeras capas, tratando de paliar el problema de la baja conducción térmica. Además, la constante de pérdida dieléctrica de esta nueva capa depende de la temperatura. Se supone que la esfera compuesta cuelga dentro de la cavidad electromagnética y gira continuamente, por lo que recibe homogéneamente microondas y radiación térmica (de una resistencia eléctrica). Así, el modelo térmico viene dado por un conjunto de ecuaciones diferenciales parciales dependientes del tiempo. Se analizan los perfiles de temperatura transitorios bajo diferentes escenarios experimentales. La utilización del calentamiento híbrido propuesto presenta una clara ventaja en este caso concreto.

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