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Title: Acoplamento massa-energia na descrição de secagem de produtos cilíndricos.
Other Titles: Mass-energy coupling in the drying description of cylindrical products.
???metadata.dc.creator???: GAMA, Fernando José de Almeida.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: SILVA, Wilton Pereira da.
???metadata.dc.contributor.referee1???: FARIAS, Vera Solange de Oliveira.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SILVA, Cleide Maria Diniz Pereira da Silva.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SILVA, Laerson Duarte da.
???metadata.dc.contributor.referee4???: FREIRE, Morgana Lígia Farias Freire.
Keywords: Banana;Processo de secagem;Geometria cilíndrica;Difusão de calor;Solução numérica;Acoplamento massa-energia;Secagem de produtos cilíndricos;Difusão transiente de transferência de calor e massa;Drying process;Cylindrical geometry;Diffusion of heat and mass
Issue Date: 19-Dec-2014
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: GAMA, Fernando José de Almeida. Acoplamento massa-energia na descrição da secagem de produtos cilíndricos. 2014. 249f. (Tese de Doutorado em Engenharia de Processos), Programa de Pós-graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2014.
???metadata.dc.description.resumo???: Este trabalho tem como objetivo estudar o fenômeno da difusão transiente de transferência de calor e massa em sólidos com forma geométrica de um cilindro infinito. O estudo apresenta soluções para a equação de difusão com condição de contorno do terceiro tipo. Foram desenvolvidas ferramentas numéricas para a descrição da difusão de calor e massa em produtos com as formas mencionadas. Para as soluções numéricas propostas, a equação de difusão unidimensional foi discretizada usando o método dos volumes finitos, com uma formulação totalmente implícita, usando coordenadas cilíndricas. Para a solução numérica em coordenadas cilíndricas, foram desenvolvidos dois softwares na plataforma Windows, um para a migração de massa e outro para a propagação de calor, utilizando a linguagem de programação Fortran, opção Quick Win Application. O software foi validado usando-se soluções conhecidas para cilindros tanto com parâmetros termofísicos constantes quanto variáveis. Pode-se concluir que as ferramentas desenvolvidas foram adequadas para o estudo de problemas difusivos em geral. As ferramentas desenvolvidas foram usadas para descrever o processo de secagem de bananas inteiras. Na descrição, foram considerados volume e difusividade de calor e massa variáveis. Pode-se concluir que o modelo proposto para descrever o processo apresentou excelentes indicadores estatísticos na descrição da cinética de transferência de calor e massa. Pode-se concluir, também, que a exclusão do aquecimento do vapor nos cálculos efetuados não altera de forma significativa os resultados e que o uso do calor latente da água livre ao invés desta propriedade no produto não produz efeitos significativos. Por outro lado, o desprezo do calor latente de vaporização e a consideração da densidade e do calor específico do produto como propriedades constantes devem ser evitados.
Abstract: This work aims to study the phenomenon of the transient diffusion of heat and mass in solids with geometric form of an infinite cylinder. The study presents solutions for the diffusion equation with boundary condition of the third kind. Numerical tools for describing the diffusion of heat and mass in the ways mentioned were developed. For the numerical solutions proposed, the one-dimensional diffusion equation was discretized using the finite volume method with a fully implicit formulation, using cylindrical coordinates. For the numerical solution in cylindrical coordinates, two software have been developed on the Windows platform, one for mass migration and one for the heat transfer, using the Fortran programming language, Quick Win Application option. The software was validated using solutions known for cylinders with both constant and variable thermophysical parameters. It can be concluded that the developed tools were appropriate for the study of diffusion problems in general. The above tools were used to describe the process of drying whole banana. In the description, we considered the volume and diffusivities with variables values. It can be concluded that the proposed model to describe the process showed excellent statistical indicators to describe the kinetics of heat and mass transfer. One can also conclude that the exclusion of the vapor heating in the calculations performed does not significantly alter the results. In addition that using the latent heat of free water instead of this property in the product does not produce significant effects. On the other hand, discard the latent heat of vaporization and the consideration of density and specific heat of the product as constant properties should be avoided.
Keywords: Banana
Processo de secagem
Geometria cilíndrica
Difusão de calor
Solução numérica
Acoplamento massa-energia
Secagem de produtos cilíndricos
Difusão transiente de transferência de calor e massa
Drying process
Cylindrical geometry
Diffusion of heat and mass
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Processos.
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/458
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