Transporte difusivo em sólidos com forma arbitrária usando coordenadas generalizadas. - SILVA, Wilton Pereira da. (2007)
Este trabalho visa a estudar o fenômeno da difusão de calor ou de massa em sólidos com forma arbitrária, apresentar a solução numérica da equação que descreve o fenômeno para sólidos obtidos por extrusão e por revolução de uma área geratriz. A equação de difusão em regime transiente, escrita em coordenadas generalizadas, foi discretizada e resolvida numericamente, via método dos volumes finitos, com uma formulação totalmente implícita, para condições de contorno de primeira, segunda e terceira espécies, com propriedades constantes ou variáveis para o meio, incluindo variações dimensionais. O estudo para a geração de uma malha estruturada bidimensional simplesmente conexa através da equação de Poisson, via diferenças finitas é apresentado. Um software na plataforma Windows para a obtenção de contornos e geração de malhas, bem como para a solução da equação de difusão em sólidos com forma arbitrária foi desenvolvido e é apresentado. Para viabilizar o desenvolvimento do software foi criado um avaliador de expressões (function parser) para a linguagem Fortran, que foi utilizada em todo o pacote computacional. Foram realizadas diversas simulações utilizando os códigos computacionais desenvolvidos, envolvendo um grande número de situações físicas de interesse, e todos os resultados obtidos foram teoricamente consistentes e coerentes com valores reportados na literatura. O pacote computacional desenvolvido foi aplicado na simulação da cinética de secagem de membranas cerâmicas na forma de tubos cilíndricos, usados em processos de filtragem, nas seguintes condições experimentais: temperatura de 45 a 105 °C, teor de umidade inicial de 25 a 30% (bs) e umidade relativa do ar de 58%. Os resultados numéricos foram comparados com os resultados experimentais obtidos nestas mesmas condições. Tal comparação possibilitou determinar uma expressão para o coeficiente de difusão em função da razão de umidade e da temperatura do ar de secagem, e também o valor do coeficiente de transferência convectiva de massa correspondente a cada temperatura estudada.