Transferência de calor e massa em sólidos porosos com forma paralelepipédica. Estudo de caso: secagem de fibras de sisal.

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: DINIZ, Jacqueline Félix de Brito.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Ciências e Tecnologia - CCT; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS; UFCG
• Palavras-chave em Português: Secagem; Fibras vegetais; Experimentos; Modelagem; Simulação; Volumes finitos.; Drying; Vegetable fibers; Experiments; Modeling; Simulation; Finite volumes.; Engenharias; Engenharia Química
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/2424

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.