Transporte de calor e massa em sólidos porosos heterogêneos com geometria arbitrária via método da análise concentrada: modelagem fenomenológica difusiva-convectiva e simulação.
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Data de Publicação: | 2021 |
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Resumo: | Este trabalho objetiva estudar teoricamente os fenômenos de transferência de calor e massa em sólidos heterogêneos e com forma arbitrária. Com base no método da análise concentrada, foram desenvolvidos modelos matemáticos fenomenológicos para predizer o processo de secagem convectiva considerando os fenômenos simultâneos de difusão no interior e convectivo na superfície do sólido heterogêneo. Para a solução analítica do sistema de equações governantes utilizou-se o método clássico de solução de equações diferenciais ordinárias. Aplicação foi realizada para a secagem de sólidos porosos, cilíndricos, vazados e com superfícies corrugadas. Foram simulados diferentes casos variando-se a forma do corpo, de onde se obteve as cinéticas de secagem (perda da umidade) e aquecimento (aumento de temperatura) em cada material que compõe o sólido heterogêneo. Resultados do teor de umidade foram comparados com dados reportados na literatura e uma boa concordância foi observada. Observou-se que o processo de remoção de umidade ocorre numa menor velocidade que o aquecimento do sólido heterogêneo e que o formato do sólido, particularmente a sua relação área/volume afetou fortemente os fenômenos de transporte de calor e massa em cada material que compõe o sólido heterogêneo. A modelagem proposta tem grande potencial para descrever processos de secagem, umidificação, aquecimento e resfriamento com sucesso. |
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FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.FARIAS NETO, S. R.http://lattes.cnpq.br/5029314237107938FARIAS , Vera Solange de Oliveira.NASCIMENTO , José Jefferson da Silva.OLIVEIRA , Vital Araújo Barbosa de.SANTOS, Ivonete Batista dos.LIMA, W. M. P. B.http://lattes.cnpq.br/8848159136163016LIMA, Wanderson Magno Paiva Barbosa de.Este trabalho objetiva estudar teoricamente os fenômenos de transferência de calor e massa em sólidos heterogêneos e com forma arbitrária. Com base no método da análise concentrada, foram desenvolvidos modelos matemáticos fenomenológicos para predizer o processo de secagem convectiva considerando os fenômenos simultâneos de difusão no interior e convectivo na superfície do sólido heterogêneo. Para a solução analítica do sistema de equações governantes utilizou-se o método clássico de solução de equações diferenciais ordinárias. Aplicação foi realizada para a secagem de sólidos porosos, cilíndricos, vazados e com superfícies corrugadas. Foram simulados diferentes casos variando-se a forma do corpo, de onde se obteve as cinéticas de secagem (perda da umidade) e aquecimento (aumento de temperatura) em cada material que compõe o sólido heterogêneo. Resultados do teor de umidade foram comparados com dados reportados na literatura e uma boa concordância foi observada. Observou-se que o processo de remoção de umidade ocorre numa menor velocidade que o aquecimento do sólido heterogêneo e que o formato do sólido, particularmente a sua relação área/volume afetou fortemente os fenômenos de transporte de calor e massa em cada material que compõe o sólido heterogêneo. A modelagem proposta tem grande potencial para descrever processos de secagem, umidificação, aquecimento e resfriamento com sucesso.This work aims to theoretically study the phenomena of heat and mass transfer in heterogeneous solids with arbitrary shape. Based on the method of lumped analysis, phenomenological mathematical models were developed to predict the convective drying process considering the simultaneous phenomena of diffusion inside and convective on the surface of the heterogeneous solid. For the analytical solution of the system of governing equations, the classical method of solving ordinary differential equations was used. Application has been made for drying of porous, cylindrical, hollow and corrugated solids. Different cases were simulated, varying the shape of the body, from which the kinetics of drying (moisture loss) and heating (temperature increase) were obtained in each material that composes the heterogeneous solid. Moisture content results were compared with data reported in the literature and a good concordance was obtained. It was observed that the moisture removal process occurs at a lower speed than the heating of the heterogeneous solid, and that the shape of the solid, particularly its area/volume ratio strongly affects the phenomena of heat and mass transport in each material that makes up the heterogeneous solid. The proposed modeling has great potential to describe successful drying, humidification, heating and cooling processes.Submitted by Michelle Lima (michelle.lima@ufcg.edu.br) on 2023-10-19T17:43:54Z No. of bitstreams: 1 WANDERSON MAGNO PAIVA BARBOSA DE LIMA – TESE (PPGEP) 2021.pdf: 10450959 bytes, checksum: 3901a063c05603f4fbacc15d55d3b6fd (MD5)Made available in DSpace on 2023-10-19T17:43:54Z (GMT). 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Transporte de calor e massa em sólidos porosos heterogêneos com geometria arbitrária via método da análise concentrada: modelagem fenomenológica difusiva-convectiva e simulação. 2023. 128 f. Tese (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, 2021.info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisporinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCGinstname:Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)instacron:UFCGLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/32182/2/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52ORIGINALWANDERSON MAGNO PAIVA BARBOSA DE LIMA – TESE (PPGEP) 2021.pdfWANDERSON MAGNO PAIVA BARBOSA DE LIMA – TESE (PPGEP) 2021.pdfapplication/pdf10450959http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/xmlui/bitstream/riufcg/32182/1/WANDERSON+MAGNO+PAIVA+BARBOSA+DE+LIMA+%E2%80%93+TESE+%28PPGEP%29+2021.pdf3901a063c05603f4fbacc15d55d3b6fdMD51riufcg/321822023-10-19 14:43:54.792oai:localhost: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Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://bdtd.ufcg.edu.br/PUBhttp://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/oai/requestbdtd@setor.ufcg.edu.br || bdtd@setor.ufcg.edu.bropendoar:48512024-07-01T10:39:03.003798Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG - Universidade Federal de Campina Grande (UFCG)false |
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