Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2424
Title: Transferência de calor e massa em sólidos porosos com forma paralelepipédica. Estudo de caso: secagem de fibras de sisal.
???metadata.dc.creator???: DINIZ, Jacqueline Félix de Brito.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: BEZERRA, Ana Flávia Câmara.
???metadata.dc.contributor.referee2???: ANDRADE, Tony Herbert Freire de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: VIEIRA, Fernando Fernandes.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SANTOS, Ivonete Batista dos.
Keywords: Secagem;Fibras vegetais;Experimentos;Modelagem;Simulação;Volumes finitos.;Drying;Vegetable fibers;Experiments;Modeling;Simulation;Finite volumes.
Issue Date: 30-Nov-2018
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: DINIZ, J. F. B.Transferência de calor e massa em sólidos porosos com forma paralelepipédica. Estudo de caso: secagem de fibras de sisal. 2018. 202 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2018.
???metadata.dc.description.resumo???: Nos últimos anos, com a crescente conscientização de preservação do meio ambiente, e controle de poluição, o interesse pelo uso de fibras naturais em materiais compósitos poliméricos tem aumentado significativamente. No entanto, fibras vegetais são altamente higroscópica e o seu uso, quando úmida, na fabricação de compósitos, afeta fortemente as propriedades desses materiais. Buscando melhoria para o processo de secagem de fibras vegetais, este trabalho apresenta um estudo numérico e experimental da secagem de corpos fibrosos. Um modelo matemático tridimensional transiente foi desenvolvido para predizer a transferência de calor e massa e simular a distribuição do teor de umidade, concentração de vapor de água e temperatura no interior do corpo fibroso na forma de paralelepípedo, considerando simetria em torno do centro do sólido, propriedades termofísicas e volume constantes. A solução numérica da equação de difusão foi obtida via método numérico dos volumes finitos, considerando-se a condição de contorno convectiva na superfície do sólido. Para validação da metodologia numérica foram realizados experimentos de secagem com fibras de sisal da variedade Agave sisalana com teor de umidade médio de 11,19% (base seca). As fibras foram submetidas à secagem em estufa com circulação forçada de ar nas temperaturas de 50, 60, 70, 80 e 90°C. Foram propostos modelos matemáticos de camada fina (exponencial e logarítmico) para representar os dados experimentais da secagem das fibras de sisal, sendo seu ajuste realizado por análise de regressão não linear. Resultados experimentais das cinéticas de secagem e aquecimento das fibras foram apresentados e analisados. Verificou-se que as curvas de perda de umidade e temperatura das fibras de sisal foram influenciadas pela temperatura de secagem, mostrando uma variação gradativa com o tempo de secagem, sendo mais acentuada nas maiores temperaturas do ar de secagem. Resultados teóricos do teor de umidade e temperatura das fibras de sisal foram comparados aos resultados experimentais, permitindo a determinação do coeficiente de difusão de massa e dos coeficientes convectivos de massa e calor. Um bom ajuste foi observado entre os resultados preditos e experimentais, caracterizados por coeficientes de correlação próximos de 1,0.
Abstract: In recent years, with the growing awareness of environmental preservation and pollution control, interest in the use of natural fibers in polymer composites has increased significantly. However, vegetable fibers are highly hygroscopic and their use, when wet, in the manufacture of composites, strongly affects the properties of these materials. Seeking improvement to the drying process of vegetable fibers, this work presents a numerical and experimental study of the drying process of fibrous bodies. A three-dimensional transient mathematical model was developed to predict the heat transfer and mass to simulate the distribution of moisture content, water vapor concentration and temperature inside the fibrous body in the form of a parallelepiped, considering the symmetry around the center of the solid, constant thermophysical properties and volume. The numerical solution of the diffusion equation was obtained by numerical method of the finite volumes, considering the condition of convective contour on the surface of the solid. For validation of the numerical methodology drying experiments were carried out with sisal fibers of the variety Agave sisalana with an average moisture content of 11,19% (d.b.). The fibers were subjected to oven drying with forced air circulation at 50, 60, 70, 80 e 90°C. Thin layer mathematical models (exponential and logarithmic) were proposed to represent experimental data on the drying of sisal fibers, and their adjustment was performed by non - linear regression analysis. Experimental results of drying and heating kinetics of the fibers were presented and analyzed. It was verified that the curves of moisture loss and temperature of the sisal fibers were influenced by the drying temperature, showing a gradual variation with the drying time, being more accentuated in the higher temperatures of the drying air. Theoretical results of the moisture content and temperature of the sisal fibers were compared to the experimental results, allowing the determination of the mass diffusion coefficient and the convective co-efficients of mass and heat. A good agreement was observed between the predicted and experimental results, characterized by correlation coefficients close to 1.0.
Keywords: Secagem
Fibras vegetais
Experimentos
Modelagem
Simulação
Volumes finitos.
Drying
Vegetable fibers
Experiments
Modeling
Simulation
Finite volumes.
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharias
Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2424
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia de Processos.

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
JACQUELINE FÉLIX DE BRITO DINIZ - TESE(PPGEP) 2018.pdf5.71 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.