Análise energética e exergética da secagem de milho em secador cilíndrico com fluxo vertical de ar utilizando o método dos volumes finitos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Azalim Júnior, Fernando
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais; Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica; Brasil; CEFET-MG
• Palavras-chave em Português: Milho - Secagem; Método de volumes finitos; Fluidodinâmica computacional; Energia - Análise
• Link de acesso: https://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/235

A secagem de grãos é um processo térmico para remoção de umidade de produtos agrícolas a fim de preservar a qualidade. Porém, este processo possui um alto gasto energético, que varia de 10 a 25% do uso nacional da energia a cada ano. Logo, são relevantes os estudos referentes a secagem, a fim de se conseguir o uso mais eficiente dos recursos energéticos. O presente trabalho realizou o estudo de um modelo matemático de secagem de grãos de milho em leito fixo. O modelo matemático utilizado foi baseado na literatura consultada e os resultados numéricos foram resolvidos através do Método dos Volumes Finitos com o software ANSYS Fluent, e com a ferramenta User-Defined Function (UDF). Os dados experimentais foram obtidos do trabalho de Dias (2019) que realizou 6 experimentos utilizando as temperaturas 40, 50 e 60°C e as velocidades 0,8 e 1,3 m.s-1 para o ar de secagem em um secador cilíndrico com 130mm de diâmetro e 200mm de altura. Os dados experimentais da literatura foram confrontados com os resultados numéricos para validação do modelo matemático de secagem de grãos em leito fixo. A validação do modelo matemático considerou 3 parâmetros estatísticos: o coeficiente de determinação (2), a raiz do erro quadrático médio () e o percentual BIAS () e a variável utilizada foi o teor de umidade. Os valores medidos para os 6 experimentos apresentaram concordância com os valores simulados para o modelo bidimensional, com o valor de 2 variando entre 0,9978 e 0,9997 e os valores de e , sendo próximos de zero. Três novas equações de propriedades do milho vindas da literatura foram adicionadas ao modelo matemático em substituições as equações antigas. Ao realizar a validação utilizando os três parâmetros estatísticos descritos anteriormente, concluiu-se que essas equações podem ser utilizadas no modelo matemático. O modelo tridimensional também foi capaz de prever o comportamento da secagem e os valores foram próximos do modelo bidimensional. Por fim, foi realizada uma análise energética e exergética dos 6 experimentos de secagem, onde o experimento, com temperatura de entrada igual a 40°C e velocidade igual a 0,8 m.s-1, obteve a maior média de eficiência energética, sendo igual a 17,50% e o experimento com temperatura de entrada de 60°C e velocidade de 0,8 m.s-1, obteve a maior média de eficiência exergética, sendo igual a 2,47%.