CFD-response surface methodology to optimize the effective thermal conductivity and homogeneity in tray dryer / CFD acoplada a la metodología de superficie de respuesta para optimizar la conductividad térmica efectiva y la homogeneidad en un secador de bandejas

ABSTRACT Tray dryers are usually designed with simplistic scaling rules that do not account for all the transport phenomena associated with drying. The use of computational fluid dynamics coupled with response surface methodology can be a powerful tool to evaluate how different tray dryer design parameters affect the drying process. In this work, two tray dryers, one with a lateral air inlet and another with a bottom air inlet, were parameterized for the position of the air inlet, the dryer length, and the distance between the trays. A central composite design was chosen to determine the sample points, and the average turbulence viscosity and effective thermal conductivity as well as the homogeneity index were calculated. With these values, a response surface curve was constructed. The effective thermal conductivity and its homogeneity index were improved (80 % and 11 %, respectively) with an increased distance between trays and an air inlet located in the middle of the inlet face in the best scenario. In addition, the reductions in effective thermal conductivity outcomes were minimal due to the scale-up process in terms of the dryer length.

RESUMEN Los secadores de bandejas se suelen diseñar con reglas de escala simplistas, que no tienen en cuenta todos los fenómenos de transporte, asociados con el secado. El uso de dinámica de fluidos computacional junto con la metodología de superficie de respuesta puede ser una herramienta poderosa, para evaluar cómo los diferentes parámetros de diseño del secador de bandeja afectan el proceso de secado. En este trabajo se parametrizaron dos secadores de bandeja, uno con entrada de aire lateral y otro con entrada de aire inferior, variando la posición de la entrada de aire, la longitud del secador y la distancia entre las bandejas. Se eligió un diseño compuesto central, para determinar los puntos de muestra y se calcularon la viscosidad de turbulencia promedio y la conductividad térmica efectiva, así como el índice de homogeneidad. Con estos valores se construyó una curva de superficie de respuesta. Se mejoró la conductividad térmica efectiva y su índice de homogeneidad (80 y 11 %, respectivamente), con una mayor distancia entre platos y una entrada de aire, ubicada en el medio de la cara de entrada en el mejor escenario. Además, las reducciones en los resultados de la conductividad térmica efectiva fueron mínimas, debido al proceso de ampliación en términos de la longitud del secador.

Conservation of body sections and organs of the narrownose smooth-hound, Mustelus schmitti (Pisces, Chondrichthyes), by silicone injection at room temperature to be used in comparative anatomy learning / Conservación de secciones corporales y órganos de gatuzo, Mustelus schmitti (Pisces, Chondrichthyes), por inyección de silicona a temperatura ambiente para ser utilizados en el aprendizaje de anatomía comparada

Comparative Anatomy deals with the study of the ontogenetic and phylogenetic changes of the vertebrates, requiring complementing the theoretical aspects with the observation of structures in specimens belonging to different taxonomic groups. The aim of the present study was to test the injection of silicone at room temperature in organs and trunk sections of Mustelus schmitti as an alternative to the plastination technique. Samples consisted in brain, eyes, heart, proximal end of the ventral aorta, digestive tract, spleen, pancreas, kidneys, testis and cross body section at a pre-caudal level. Material was fixed with formalin (10-5 %), dehydrated with growing concentrations of isopropyl (30 % - 50 % - 70 % - 90 % - 100 % - 100 %), impregnated with diluted commercial silicone and cured at room temperature. The whole process took 66 days. The brain was the unique organ that could not undergo the complete procedure because it did not resist the injection of silicone. The other pieces resulted in materials that characterised by being off-colour, dry, semi-flexible, lightweight, odourless, and non-toxic. They showed no signs of fungal colonization or bacterial degradation after two years of being obtained. Shrinkage was observed, which ranged among 2-25 % for total length, and from 5-26 % for maximum width (mean values: 14 and 15 %, respectively), being testicle the organ that suffered greater shrinkage in both dimensions. The degree of contraction in length and width for each of the samples was generally similar (difference £ 3 %), indicating that not striking deformation occurred. Deformation was observed only for the trunk section, eye, stomach, pancreas and valvular intestine. The technique did not affect the morphology of the structures, allowing the correct visualization of all the basic features required to recognise them. We conclude that this simple and economic method is an adequate alternative to be implemented for the conservation of small-size materials with educational purposes in Comparative Anatomy courses.

La Anatomía Comparada abarca el estudio de los cambios ontogenéticos y filogenéticos sufridos por los vertebrados, requiriendo complementar los aspectos teóricos conla observación de estructuras en especímenes pertenecientes a los distintos grupos taxonómicos. El objetivo del presente trabajo fue testear la inyección de silicona a temperatura ambiente en órganos y secciones corporales de Mustelus schmitti como alternativa a la técnica de plastinación. Las estructuras seleccionadas fueron encéfalo, ojos, corazón, extremo proximal de aorta ventral, tracto digestivo, bazo, páncreas, riñón, testículo y sección transversal del cuerpo a nivel pre-caudal. El material se fijó con formaldehído (10-5 %), se deshidrató con concentraciones crecientes de alcohol isopropílico (30 % - 50 % - 70 % - 90 % - 100 % - 100 %), se impregnó con silicona comercial diluida y se curó a temperatura ambiente. El proceso completo duró 66 días. El encéfalo fue el único órgano que no resistió el tratamiento debido a su friabilidad. Las demás piezas dieron como resultado materiales incoloros, secos, semi-flexibles, livianos, inodoros y no-tóxicos. No se evidenciaron síntomas de colonización fúngica ni bacteriana luego de dos años de obtenidos. Se observó contracción del material que osciló entre 2-25 % para la longitud total, y entre 5-26 % para el ancho máximo (promedios: 14 y 15 %, respectivamente), siendo el testículo el órgano que mayor disminución registró en ambas dimensiones. El grado de contracción en longitud y en ancho fue generalmente similar para cada una de las muestras (diferencia £ 3 %), indicando que no ocurrió una deformación notoria. Solo se observó deformación en la sección corporal, ojo, estómago, páncreas e intestino valvular. La técnica no afectó la morfología de las estructuras, permitiendo la correcta visualización de todas las características diagnósticas requeridas para su reconocimiento. Concluimos que este método simple y económico representa una alternativa adecuada para ser implementada en la conservación de materiales de pequeño tamaño con fines educativos en los cursos de Anatomía Comparada.