Estudo teórico e experimental da secagem de louças sanitárias em baixas temperaturas
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2023 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30228 |
Resumo: | Drying is a heat and mass transfer operation involving the removal of moisture, being an important and expensive task in the manufacturing process of several products. For ceramic materials, the drying process is necessary to remove the water that is added to the clay in the molding stage and to provide the necessary strength to reduce the chances of failure during the product firing stage. For sanitary ware, it is necessary to carry out a pre-drying stage immediately after removing the part from the mold, in an environment with a temperature between 30 and 40ºC, resulting in an additional energy cost. This thesis aims to study, both theoretically and experimentally, the low-temperature drying process of sanitary wares, especially sanitary toilets. Seven drying experiments were carried out in an oven under different operating conditions (temperature, relative humidity; natural and forced convection). Subsequently, an empirical mathematical modeling and calculations were performed to evaluate the drying performance. The experimental results indicate that increasing the temperature and reducing the relative humidity of the air lead to faster drying. It was found that for certain physical situations, it is more advantageous to focus on reducing the relative humidity of the drying air rather than seeking solutions to increase its temperature. Furthermore, no cracks or fissures were observed during the experiments, and an inverse linear correlation was found between linear retraction and moisture content, whereby moisture loss is accompanied by sample shrinkage. Finally, the results of the average specific energy consumption (ASEC) indicate that the lower the drying air temperature, the more efficient the process. However, within the temperature range studied, the maximum relative difference in ASEC between experiments was less than 3%, indicating that other factors should be considered in defining the operational conditions of the air in the pre-drying sector of sanitary ware, such as processing time, weather conditions, and market demand for the product. |
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Estudo teórico e experimental da secagem de louças sanitárias em baixas temperaturasCerâmica - Bacia Sanitária - SecagemLouça sanitária - SecagemTransferência de calor e massaArgilaCeramics - Sanitary toilet - DryingSanitary ware - DryingHeat and mass transferClayCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICADrying is a heat and mass transfer operation involving the removal of moisture, being an important and expensive task in the manufacturing process of several products. For ceramic materials, the drying process is necessary to remove the water that is added to the clay in the molding stage and to provide the necessary strength to reduce the chances of failure during the product firing stage. For sanitary ware, it is necessary to carry out a pre-drying stage immediately after removing the part from the mold, in an environment with a temperature between 30 and 40ºC, resulting in an additional energy cost. This thesis aims to study, both theoretically and experimentally, the low-temperature drying process of sanitary wares, especially sanitary toilets. Seven drying experiments were carried out in an oven under different operating conditions (temperature, relative humidity; natural and forced convection). Subsequently, an empirical mathematical modeling and calculations were performed to evaluate the drying performance. The experimental results indicate that increasing the temperature and reducing the relative humidity of the air lead to faster drying. It was found that for certain physical situations, it is more advantageous to focus on reducing the relative humidity of the drying air rather than seeking solutions to increase its temperature. Furthermore, no cracks or fissures were observed during the experiments, and an inverse linear correlation was found between linear retraction and moisture content, whereby moisture loss is accompanied by sample shrinkage. Finally, the results of the average specific energy consumption (ASEC) indicate that the lower the drying air temperature, the more efficient the process. However, within the temperature range studied, the maximum relative difference in ASEC between experiments was less than 3%, indicating that other factors should be considered in defining the operational conditions of the air in the pre-drying sector of sanitary ware, such as processing time, weather conditions, and market demand for the product.Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPqA secagem é uma operação de transferência de calor e massa envolvendo a remoção de umidade, sendo uma etapa importante e de elevado custo no processo de manufatura de diversos produtos. Para materiais cerâmicos, o processo de secagem é necessário para retirar o excesso de água que é adicionado na etapa de moldagem e conferir a resistência necessária para reduzir as falhas durante a queima do produto. Para louças sanitárias, é necessário realizar uma etapa de pré-secagem logo após a retirada da peça do molde, em ambiente com temperatura entre 30 e 40ºC, acarretando em um custo energético adicional. Este trabalho tem por objetivo estudar, teórica e experimentalmente, o processo de secagem de louças sanitárias a baixas temperaturas, com particular referência às bacias sanitárias. Foram realizados sete experimentos de secagem em estufa com diferentes condições operacionais (temperatura, umidade relativa, convecção natural e forçada). Em seguida, foi realizada uma modelagem matemática empírica e cálculos para avaliar o desempenho da secagem. Os resultados experimentais indicam que o aumento da temperatura e a redução da umidade relativa do ar resultam em secagens mais rápidas. Constatou-se que para algumas situações físicas, é mais interessante dedicar esforços para reduzir a umidade relativa do ar de secagem em vez de buscar soluções para aumentar sua temperatura. Além disso, não foram observadas trincas ou fissuras durante a realização dos experimentos e constatou-se uma correlação linear inversa entre a retração linear e o teor de umidade de modo que a perda de umidade é acompanhada de encolhimento da amostra. Por fim, os resultados do consumo de energia específico médio (CEEM) indicam que quanto menor a temperatura do ar de secagem, mais eficiente é o processo. Entretanto, na faixa de temperatura de estudo, a diferença relativa máxima para o CEEM entre experimentos foi menor que 3%, indicando que outros fatores devem ser levados em consideração na definição das condições operacionais do ar no setor de pré-secagem de louças sanitárias, tais como tempo de processamento, condições climáticas e demanda de mercado pelo produto.Universidade Federal da ParaíbaBrasilEngenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUFPBGomes, Kelly Cristianehttp://lattes.cnpq.br/0678485152961068Gurgel, José Maurício Alves de Matoshttp://lattes.cnpq.br/8118978612486649Gomez, Ricardo Soares2024-05-16T10:00:06Z2023-10-022024-05-16T10:00:06Z2023-07-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/30228porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2024-05-17T06:07:33Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/30228Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2024-05-17T06:07:33Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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