Transferência de Calor e Massa

CON10-1462 - "ANÁLISE EXPERIMENTAL DA CINÉTICA DE SECAGEM DE FATIAS DE CAJU IN-NATURA"
Michalewicz, Jacek Stanislaw¹; Henriquez, Jorge Recarte²; Dutra, José Carlos Charamba^2
1IFPE-Recife; ²UFPE
Resumo: No presente trabalho é mostrado os resultados de um estudo experimental da cinética de secagem de fatias (rodelas) de caju in-natura, sem a utilização de pré-tratamentos e sem a retirada da casca. Os ensaios foram realizados em um secador tipo bandeja, variando-se as temperaturas do ar de secagem em 60, 70 e 80 ºC, a velocidade do ar em 3, 4 e 5 m/s e a espessura da fatia de caju em 4, 7, e 10 mm. Nos experimentos, foram obtidas informações que possibilitaram o registro dos parâmetros mais importantes para investigação da secagem, tais como temperaturas, umidade relativa, conteúdo de umidade. A partir destess dados obtidos, foi investigada a influência da temperatura do ar de secagem, velocidade do ar, e a espessura da fatia de caju sobre o tempo de secagem e o conteúdo de umidade, como também o comportamento da temperatura interna do caju em função da perda de massa (umidade) e do tempo, para as diversas condições experimentais.
Palavras-chave: Secagem; Frutas tropicais; Caju.
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CON10-1226 - ANÁLISE COMPARATIVA ENTRE FORNOS SEM ISOLAMETO DO TIPO ABÓBADA E CAIEIRA
Silva, Rodrigo Márcio da¹; Filho, Milson Oliveira da Trindade¹; Morais, Dabney Sérgio Guedes de¹; Cavalcanti, Marcos Alexandre de Vasconcelos¹; Bezerra, Hallyjus Alves Dias¹; Mendes, José Ubiragi de Lima^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: A indústria cerâmica é responsável pela fabricação de tijolos e telhas bem como outros produtos de larga aplicação na construção civil. Muitas dessas cerâmicas utilizam-se os fornos na configuração abóbada e caieira sem isolamento, e frequentemente apresentam grande perda de calor através das suas paredes, o que possibilita numa diminuição de eficiência térmica que tem como conseqüência direta um aumento nos custos do processo produtivo. Esse trabalho tem como objetivo a análise comparativa entre as eficiências térmicas desses dois fornos sem isolamento, através do monitoramento das temperaturas durante a queima dos produtos. Para avaliar o comportamento térmico dos fornos durante o processo de aquecimento do material cerâmico foram medidas as temperaturas nas paredes externas e internas, utilizando-se um termopar tipo K. Além da temperatura outros parâmetros foram mensurados, tais como, a umidade relativa do ar, a velocidade de vento local e as emissividades das paredes.
Palavras-chave: Fornos; Cerâmica; Isolamento.
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CON10-2363 - ANÁLISE DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR PARA O ACOPLAMENTO CONDUÇÃO-RADIAÇÃO EM UM MEIO UNIDIMENSIONAL SEMITRANSPARENTE
Oliveira, José Vanderlan L.¹; Silva, Zaqueu Ernesto da²; Lima, João Alves^3
1UFCG; ²UFPB; ³UFRN
Resumo: Este trabalho apresenta uma metodologia para resolver o problema unidimensional de transferência de calor em regime permanente para o acoplamento condução-radiação em um meio semitransparente cinzento, anisotrópico não linear, absorvedor, emissor, difusor e limitado por duas superfícies planas paralelas opacas, difusas na emissão, difusas e especulares na reflexão. O método das ordenadas discretas é aplicado para discretizar o espaço angular da equação da transferência radiativa. A equação da energia e a equação da transferência radiativa são resolvidas simultaneamente como um problema de valor de contorno através da subrotina DBVPFD da biblioteca do IMSL. Foram calculados e analisados os campos de temperatura, radiação incidente, reflectância hemisférica, fluxo de calor condutivo, radiativo e total.
Palavras-chave: Acoplamento Condução-Radiação; Ordenadas Discretas; Meios Semitransparentes.
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CON10-1995 - ANÁLISE DAS PERDAS DE CALOR DE UM FORNO ABÓBADA COM ISOLANTE TÉRMICO
Cavalcanti, Marcos Alexandre de Vasconcelos¹; Mendes, José Ubiragi de Lima¹; Silva, Rodrigo Marcio da¹; Filho, Milson Oliveira da Trindade¹; Morais, Dabney Sérgio guedes de¹; Bezerra, Hallyjus Alves Dias^1
1UFRN
Resumo: Os produtos cerâmicos do tipo telha e tijolo estrutural eram queimados através de um forno sem revestimento, que apresentava grande dissipação térmica através das suas paredes e das bocas de alimentação, a qual ocasionava uma diminuição na sua eficiência térmica. Este fato gerava diversos fatores negativos para a empresa, tais como: aumento do consumo de energia para atingir a temperatura de queima (patamar de queima), ou seja, aumento no consumo de combustível do forno, gerando assim, um aumento no custo do produto final. Para solucionar este problema foi inserido na abóbada do forno um isolante térmico tipo sanduíche composto de uma mistura de argila com cinzas e lã de vidro, onde as cinzas foram reaproveitadas da própria queima do forno. As medições de temperaturas foram feitas através de sensores na parte interna, externa e na parede do forno, onde se verificou através de cálculos, a diminuição das perdas de calor do forno, melhorando conseqüentemente a sua eficiência térmica.
Palavras-chave: Temperatura; Isolante Térmico; Eficiência Térmica; Desconforto Térmico.
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CON10-0457 - ANÁLISE DO DESEMPENHO DO DISSIPADOR DE CALOR UTILIZADO EM PROCESSADORES
GONÇALVES, RUBENS SOEIRO¹; SOUSA, RAUL EVERTON DE¹; DIOGO, HENRIQUE MORAES¹; MARTINS, KARLOS ROBERTO DA SILVA BRAGA²; SANTANA, ANDRÉ PEREIRA^1
1IFMA; ²FEM/UNICAMP
Resumo: O estudo experimental da eficiência de troca térmica de um dissipador de calor utilizado em um microcomputador com 1.67 GHz, 1.0 G de RAM consistiu na análise da eficiência de troca térmica quando o mesmo foi submetido a diferentes temperaturas e cargas computacionais. Obteve-se o modelo de aleta teórico: infinita , adiabática e convectiva que mais se ajustou aos dados experimentais para o referido dissipador, comparou-se também os valores experimentais e teóricos do coeficiente de transferência de calor por convecção, a taxa de transferência de calor e a eficiência da aleta. O dissipador de calor em estudo se mostrou mais eficiente à temperatura de 19ºC.
Palavras-chave: Dissipador de Calor; Aletas; Processador.
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CON10-1445 - ANALISE EXPERIMENTAL DA PERDA DE CARGA EM UM LEITO FIXO DE SÍLICA GEL
Amorim, Joselma Araújo¹; Andrade, Cicero Herbert Teixeira¹; Silva, Marcio Gomes da²; Gurgel, José Mauricio¹; Vieira, Herbert Melo,^1
1UFPB; ²CEFET-PB
Resumo: A adsorção é um fenômeno de superfície no qual um soluto é removido de uma fase fluida e acumulado na superfície de uma fase sólida. Este fenômeno é bastante encontrado em processos adsortivos, nos quais, são realizados em leitos adsortivos, podendo ser utilizado em várias aplicações industriais, tais como: utilização na indústria alimentícia e farmacêutica, buscando evitar a absorção da umidade do ar nesses produtos, como também, na separação de produtos químicos e gases. No caso dos processos de desumidificação, o adsorvente mais usado é a sílica gel (SiO2), devido ao seu alto desempenho na remoção do vapor d'água presente no ar úmido. Essa alta capacidade de adsorção é devido a sua estrutura microporosa que possui uma grande área superficial. Em muitos trabalhos a perda de carga em leitos adsortivos é desconsiderada. Devido a isto, este artigo tem o objetivo de investigar o efeito da perda de carga no leito adsortivo de sílica gel.
Palavras-chave: Adsorção; Perda de carga; Leito fixo.
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CON10-2095 - ANÁLISE NUMÉRICA E EXPERIMENTAL DA SOLIDIFICAÇÃO DO PCM EM UM TUBO "U"
FILHO, LOURIVAL SOUSA¹; ISMAIL, KAMAL ABDEL^1
1Universidade Estadual de Campinas
Resumo: . Este artigo apresenta os resultados de um estudo experimental e numérico do processo de solidificação do material de mudança de fase ao redor de tubos curvos com diferentes curvaturas, vazão volumétrica e tempo de solidificação completa. O objetivo fundamenta-se em investigar a fração de massa solidificada, posição da interface da frente de solidificação em função da temperatura do fluido de trabalho na entrada do tubo, o numero de Dean, que quantifica o grau de curvatura do tubo, e vazão. Um modelo puramente condutivo é adotado para o processo de solidificação e a técnica de imobilização da fronteria móvel tratada por Landau é usada. A equação de energia e as condições de contorno são discretizadas pelo método de volume de controle. Os experimentos foram realizados com curvaturas de 15,5cm 10,15 cm e 3,9cm e temperaturas de fluido de trabalho de -8, -18, -23 e -25°C. O material de mudança de fase usado foi água. Os resultados foram apresentados e discutidos.
Palavras-chave: PCM; Solidificação; Mudança de Fase; Tubo Curvo; Modelagem.
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CON10-2134 - ANÁLISE TRANSIENTE DA DESIDRATAÇÃO DE METANO POR ADSORÇÃO FÍSICA
Benther, Jorge Duarte¹; Araújo, Frederico Yale de Amaral²; Sphaier, Leandro Alcoforado^1
1Universidade Federal Fluminense; ²Universidade Federal do Rio de Janeiro
Resumo: A desidratação de gás-natural é de extrema importância para evitar a formação de hidratos e previnir uma série de problemas. Diferentes métodos de desidratação existem; entretanto, métodos que utilizem dessecantes sólidos são capazes de desumidificar o gás a níveis de vapor d'água mais baixos que outros métodos. Este trabalho apresenta uma formulação simples para simular a desidratação de uma corrente úmida de metano escoando através de um meio poroso composto de partículas higroscópicas. O modelo assume uma pequena resistência a difusão dentro de partículas e as taxas de transferência de calor e massa são contabilizadas utilizando coeficientes de transferência convectiva constantes. A formulação é desenvolvida baseando-se nos tradicionais princípios de conservação de massa e energia, considerando um modelo unidimensional transiente. Uma análise dimensional também foi feita e grupos adimensionais relevantes foram introduzidos. O conjunto de parâmetros adimensionais obtido são semelhantes aos grupos do método efetividade-NUT, utilizado amplamente em trocadores de calor. A formulação proposta, apesar de sua simplicidade, representa uma nova contribuição, uma vez que análises similares estão aparentemente ausentes na literatura de desidratação de gases. Finalmente, para ilustrar o efeito gerado pela variação dos grupos adimensionais, as equações são resolvidas utilizando uma combinação do Método dos Volumes Finitos e Método das Linhas. Os resultados exemplificam como os parâmetros adimensionais podem influenciar o processo de desidratação.
Palavras-chave: Metano; Gás Natural; Adsorção; Desidratação; Dessecante; Purificação de Gás; Adsorvente.
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CON10-1050 - ANALYSIS OF THE SUITABILITY OF LUMPED FORMULATIONS FOR ADSORBED NATURAL GAS STORAGE
Jurumenha, Diego de Souza¹; Sphaier, Leandro Alcoforado^1
1Universidade Federal Fluminense
Resumo: Adsorbed gas storage has been demonstrated to be an interesting alternative to the currently adopted storages modes. However, the thermal effects inherent to the sorption phenomena tend to reduce gas storage and recovery capabilities. This effect can be minimized if an effective thermal design is conducted. In this context, computational simulations can be of great assistance. Nevertheless, the complexities associated with modeling the heat and mass transfer that occur within adsorbed gas processes can lead to formulations that require a great computational effort. This paper shows that a complex multidimensional formulation can be reduced to a simple lumped formulation via an averaging procedure. Naturally, this simpler formulation cannot represent accurately a significant number of cases. Hence, a comparison between the simpler lumped formulation with a one that considers spatial dependence is provided, showing the range of applicability of the simpler form.
Palavras-chave: adsorção física; gás natural; transferência de calor e massa; parâmetros concentrados melhorados.
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CON10-2166 - AQUECIMENTO, RESFRIAMENTO E CONTROLE DE TEMPERATURA DE UM AMBIENTE FECHADO UTILIZANDO CÉLULAS PELTIER
Brito Filho, João Pereira¹; Freitas, Paulo Roberto¹; Lima Martins, Paulo Roberto¹; Guerrero, Jorge Recarte Henríquez^1
1Universidade Federal de Pernambuco
Resumo: Os processadores atuais dissipam cada vez mais calor, principalmente devido ao maior grau de integração presente nos circuitos integrados modernos. Isto está diretamente relacionado com o número de transistores presentes na pastilha de silício. Caso o sistema de dissipação de calor não seja eficiente, a temperatura da pastilha atingirá níveis que prejudicarão o funcionamento do processador, inclusive podendo danificá-lo. O mesmo raciocínio é válido para os outros componentes presentes no gabinete do computador. Há na literatura diversos trabalhos com propostas de novos e mais eficientes dissipadores de calor e ventoinhas. O emprego de tubos de calor para estes fins é também muito estudado. No entanto, poucos são os trabalhos que apresentam estudos sobre o efeito da temperatura interna do gabinete do microcomputador sobre o desempenho térmico do conjunto dissipador aletado-ventoinha (cooler). Com o objetivo de se conduzir uma investigação sistemática e criteriosa sobre esse efeito, o Laboratório de Análise Térmica de Equipamentos e Componentes Eletroeletrônicos (LATECE) da UFPE desenvolveu um sistema de aquecimento, resfriamento e controle de temperatura de um ambiente fechado utilizando células Peltier. Este artigo apresenta os resultados obtidos desse projeto de pesquisa. O equipamento foi desenvolvido utilizando-se células Peltier comerciais, um microcontrolador PIC 16F877A, sendo este sistema monitorado pelo instrumento virtual LabVIEW®. Por meio deste sistema, o usuário pode visualizar a temperatura atual, acompanhar a variação da temperatura com o tempo e ajustar a temperatura desejada do ambiente. Foram realizados diversos ensaios em laboratório, repetindo-se vários ciclos aquecimento/resfriamento. Dos resultados obtidos pode-se concluir que o sistema desenvolvido é adequado para o controle de temperatura no interior de gabinetes de microcomputadores. Em um trabalho futuro, já iniciado, serão apresentados os primeiros resultados mostrando a influência da temperatura interna do gabinete sobre o desempenho térmico do conjunto dissipador aletado-ventoinha.
Palavras-chave: Controle de temperatura; Gabinete de microcomputador; Cooler.
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CON10-0461 - CARACTERIZAÇÃO TÉRMICA DE POLÍMEROS USANDO O MÉTODO DO FIO QUENTE
Gravena, Daniel Alves¹; Carollo, Luís Felipe dos Santos¹; Lima e Silva, Sandro Metrevelle Marcondes^1
1Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Instituto de Engenharia Mecânica - IEM
Resumo: Vários métodos são utilizados para determinação da condutividade e difusividade térmica e recentemente, os métodos transientes de troca de calor têm sido os preferidos na determinação das propriedades térmicas. Porém, muitos destes métodos conseguem determinar com precisão apenas uma propriedade. Além disso, possuem restrições referentes ao custo elevado do aparato experimental e ao longo tempo de aquisição. Desta forma, deve-se buscar soluções mais viáveis para realizar a medição destas propriedades. Apresenta-se neste trabalho o Método do Fio Quente utilizado para obter a condutividade e difusividade térmica de uma amostra de Policloreto de Vinila (PVC) e Nylon. O diferencial deste trabalho refere-se ao fato da sonda possuir pequenas dimensões para o diâmetro e comprimento, possibilitando a utilização de amostras com dimensões reduzidas, além de apresentar um novo dispositivo para fixar os componentes inseridos na sonda. Neste método é possível determinar simultaneamente, a partir do mesmo transiente térmico experimental, a condutividade e a difusividade térmica. Este método se baseia na passagem de uma corrente contínua através de um fio de resistência, gerando calor. Este calor aquece uma sonda que está inserida em uma amostra de um polímero e por conseqüência ocorrerá dissipação do mesmo. Para medir a variação de temperatura no interior da amostra, utiliza-se um termopar tipo K. A condutividade térmica é calculada através do transiente de temperatura gerado pela fonte de calor ideal, infinitamente longa e fina no meio material finito. Para determinar a difusividade térmica utiliza-se técnicas de otimização na minimização de uma função erro, definida pelo quadrado da diferença entre a temperatura experimental e a numérica. A temperatura numerica é obtida pela solução da equação da difusão unidimensional em coordenadas cilíndricas. Para isso foi utilizado o método de diferenças finitas com formulação explícita. Os resultados estimados para as propriedades apresentaram boa concordância com a literatura.
Palavras-chave: condutividade térmica; difusividade térmica; estimativa simultânea; condução de calor; otimização.
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CON10-0167 - COMPARAÇÃO DE TÉCNICAS INVERSAS EM TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Silva, Cristiano Pedro¹; Lima e Silva, Ana Lúcia Fernandes¹; Lima e Silva, Sandro Metrevelle Marcondes^1
1Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Instituto de Engenharia Mecânica - IEM
Resumo: Em transferência de calor, o uso problemas inversos permite a estimação do fluxo de calor na superfície de uma amostra utilizando as temperaturas experimentais obtidas em diferentes posições desta amostra. Neste trabalho o objetivo é estudar numericamente o processo de transferência de calor em problemas unidimensionais para as amostras de aço inox AISI 316 e de alumínio 5052 usando várias técnicas de problemas inversos. Para isso o software Ignis que foi desenvolvido para resolver a equação da difusão tridimensional transiente foi usado. Neste software a equação da difusão 3D em coordenadas cartesianas foi resolvida usando diferenças finitas para o espaço e o método implícito de Euler para a discretização do tempo. O software Ignis também tem implementadas as seguintes técnicas: Seção Áurea, Recozimento Simulado, Brent, Função Especificada, Regularização de Tikhonov e Métrica Variável. Neste trabalho estas técnicas são comparadas com relação a análise de precisão e o tempo de processamento para a estimação do fluxo de calor. A metodologia é validada com experimentos controlados em laboratório. As amostras são sujeitas a um fluxo de calor em uma superfície e as demais são isoladas. Os sensores de temperatura são fixados por descarga capacitiva no lado oposto a superfície que recebe calor. Um aquecedor resistivo é usado para gerar o fluxo de calor constante em uma montagem simétrica. Os valores de temperatura são obtidos usando termopares do tipo K. Os resultados numéricos são comparados com os valores experimentais e também com a literatura. As técnicas Função Especificada e Regularização de Tikhonov apresentaram melhores resultados quando comparadas com os outros métodos.
Palavras-chave: problema inversos; condução de calor; otimização; estimação de fluxo de calor; campo de temperaturas..
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CON10-0762 - COMPÓSITO DE MAMONA COM BORRACHA PARA ISOLANTE TÉRMICO
Bezerra, Hallyjus Alves Dias Bezerra¹; Silva, Rodrigo Márcio¹; Cavalcanti, Marcos Alexandre de Vasconcelos¹; Morais, Dabney Sérgio Guedes^1
1Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: Resíduos industriais podem ser usados na forma de compósitos para aplicações em isolação térmica de sistemas de baixas potências. Na presente pesquisa considerou-se o compósito formado por borracha e resina expansiva de mamona (Ricinus communis L.). Foram fabricados corpos-de-prova com três diferentes percentuais de massa de borracha na mistura. Ensaios de propriedades térmicas foram realizados no Laboratório de Geofísica do Centro de Ciências Exatas e da Terra da UFRN (condutividade, difusividade e capacidade calorífica).A partir das análises dos resultados obtidos foi possível atestar a viabilidade do uso do compósito na isolação térmica de sistemas submetidos à temperaturas próximas de 110°C. Palavras chaves: Mamona, isolação térmica, propriedades térmicas.
Palavras-chave: Mamona; Isolação térmica; Propriedades Térmicas.
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CON10-0889 - DESENVOLVIMENTO DE UM MÉTODO PARA DETERMINAÇÃO DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA ANISOTRÓPICA
Prado, Alfredo Carlos¹; Garcia, Ezio Castejon^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA
Resumo: A condução de calor em sólidos é estudada geralmente em materiais isotrópicos onde a condutividade térmica não é dependente da direção. Porém, muitos materiais (naturais ou não) são ditos anisotrópicos. Destes podemos citar cristais, madeiras, rochas, forjados a frio, laminados, estruturas reforçadas com fibras (de vidro, de carbono, etc). Matematicamente a condutividade térmica de isotrópico é um escalar. Já em anisotrópico, esta se apresenta como um tensor de segunda ordem (nove componentes). Desta forma, o estudo de trocas de calor torna-se muito dificultoso. Uma maneira adequada de tratar tais dificuldades é transformar este tensor de nove componentes, função de três coordenadas de direção, em três únicas componentes (ditas principais) com suas respectivas (e novas) direções (ditas também principais). Esta abordagem é semelhante ao estudo de tensor de tensões mecânicas em sólidos. Mesmo reduzindo o número de componentes ainda, logicamente, é necessário conhecer estas ditas principais para que haja solução do problema de troca de calor. Para tanto, este projeto propõe o desenvolvimento de um modelo matemático-experimental para determinação destas condutividades principais e de suas direções, que são obtidas pela determinação dos seus respectivos autovalores e cossenos diretores.
Palavras-chave: condutividade térmica anisotrópica; anisotropia.
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CON10-1625 - DETERMINAÇÃO DO CAMPO DE TEMPERATURA NO INTERIOR DO JOELHO CANINO ATRAVÉS DE UM MODELO NUMÉRICO COMPUTACIONAL
Gonçalves, Saulo de Freitas¹; Pinotti, Marcos¹; Araújo, angélica Rodrigues¹; Huebner, Rudolf^1
1Universidade Federal de Minas Gerais
Resumo: A simulação numérica computacional vem desempenhando um papel importante no entendimento e resolução de uma gama de problemas variados em medicina térmica. É uma maneira simples e rápida de predizer o comportamento térmico dos diferentes tecidos que compõe o corpo ou articulações. Neste trabalho pretende-se utilizar a simulação numérica computacional para estudar a distribuição de temperatura ao longo dos diferentes tecidos que compõe o joelho canino, na situação de equilíbrio térmico. Um modelo bidimensional de uma seção do joelho foi construído a partir de fotografias digitais. O número de camadas do modelo foi determinado com base nas semelhanças e diferenças observadas entre as propriedades fisiológicas e termofísicas dos tecidos que compõem o joelho. Os resultados numéricos obtidos foram comparados com dados obtidos experimentalmente e indicam que o modelo é consistente embora alguns parâmetros tais como a perfusão sanguínea devam ser reavaliados
Palavras-chave: bioengenharia; articulação; simulação; termoterapias.
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CON10-1284 - DETERMINAÇÃO EXPERIMENTAL DA DIFUSIVIDADE EFETIVA E DO COEFICIENTE CONVECTIVO DE TRANSFERÊNCIA DE MASSA DO ABACATE (PERSIA AMERICANA MILL.)
ALVES, SUERDA BEZERRA¹; AMORIM, JOSELMA ARAÚJO¹; LUÍZ, MARCIA RAMOS¹; EL-AOUAR, ÂNOAR ABRAZ¹; GURGEL, JOSÉ MAURICIO ALVES^1
1UFPB
Resumo: A obtenção de biocombustíveis extraídos do abacate tem se mostrado bastante promissor pelo grande potencial de se obter tanto o biodiesel extraído da polpa como também o álcool retirado da semente. No entanto, a secagem do abacate se faz necessário como uma das etapas para produção de biodiesel que envolve a transferência de calor e massa que visa reduzir o teor de umidade para deixá-lo pronto para os outros processos envolvidos com a produção do biodiesel. Os modelos utilizados foram: Fick eNewton. As equações foram resolvidas pelo método dos mínimos quadrados. A Difusividade Efetiva de Massa e o Coeficiente Convectivo de Transferência de Massa foram determinados através da utilização de dados experimentais do teor de umidade obtida ao longo do processo. As condições estudadas no processo de secagem levam em consideração a velocidade do ar fixada em 3m/s e temperatura de 50ºC. O modelo de Fick não teve um bom ajuste aos dados experimentais enquanto que o de Newton demonstrou ser capaz de predizer a transferência de massa. O objetivo deste trabalho foi utilizar modelos matemáticos que simulem a transferência de calor e massa durante o processo de secagem.
Palavras-chave: ABACATE; SECAGEM; DIFUSIVIDADE; CONVECTIVO.
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CON10-1181 - DETERMINAÇÃO SIMULTÂNEA DA DIFUSIVIDADE EFETIVA E DO COEFICIENTE DE TRANSFERÊNCIA CONVECTIVO DE MASSA DURANTE A SECAGEM DE BANANAS INTEIRAS USANDO SOLUÇÕES ANALÍTICAS E O MÉTODO INVERSO
Silva, Cleide Maria Diniz Pereira da Silva e¹; Farias, Vera Solange de Oliveira²; Silva, Wilton Pereira da¹; Gomes, Josivanda Palmeira^1
1Universidade Federal de Campina Grande; ²Universidade Federal do Vale do Jequitinhonha e Mucuri
Resumo: Neste artigo, é apresentada uma metodologia para a determinação simultânea da difusividade efetiva e do coeficiente de transferência convectivo de massa em sólidos porosos que possam ser considerados como um cilindro infinito, durante a sua secagem. Para a obtenção das soluções analíticas da equação de difusão, dois modelos são utilizados: o modelo 1 (volume e difusividade constantes, com condição de contorno de equilíbrio); e o modelo 2 (volume e difusividade constantes, com condição de contorno convectiva). Um algoritmo de otimização por varredura, baseado no método inverso, foi acoplado às soluções analíticas, possibilitando ajustar tais soluções a dados experimentais da cinética de secagem em camada fina de produtos com a forma cilíndrica. Foi feita uma aplicação da metodologia de otimização na descrição da cinética de secagem de bananas inteiras, usando dados experimentais disponíveis na literatura. Os indicadores estatísticos relativos aos ajustes possibilitam afirmar que a condição de contorno convectiva produz resultados muito melhores que aqueles considerando a condição de contorno de equilíbrio.
Palavras-chave: cinética de secagem; algoritmo de otimização; difusão; meios porosos; cilindro infinito.
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CON10-1059 - EFEITO DE MALHAS ANISOTRÓPICAS BIDIMENSIONAIS SOBRE O DESEMPENHO DO MÉTODO MULTIGRID GEOMÉTRICO
Oliveira, Fabiane de¹; Pinto, Márcio Augusto Villela²; Marchi, Carlos Henrique²; Araki, Luciano Kiyoshi^2
1Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG); ²Universidade Federal do Paraná (UFPR)
Resumo: O objetivo deste trabalho é reduzir o tempo de CPU necessário para resolver problemas difusivos bidimensionais, discretizados com malhas anisotrópicas. Os modelos matemáticos considerados referem-se a três problemas bidimensionais lineares de condução de calor, governados pelas equações de Laplace e Poisson, com condições de contorno de Dirichlet. O método de diferenças finitas é usado para discretizar as equações diferenciais com esquema de diferença central (CDS) de segunda ordem de acurácia. Os sistemas de equações algébricas são resolvidos usando-se os métodos Gauss-Seidel lexicográfico e red-black, associados ao método multigrid geométrico com esquema de correção (CS) e ciclo V. Considerou-se problemas anisotrópicos com as razões de aspecto, Q = 1/64, 1/16, ¼, 1, 4, 16 e 64. São feitas comparações entre diversos algoritmos de engrossamento: engrossamento padrão (EP), semi-engrossamento (SE), semi-engrossamento completo (SEC), semi-engrossamento seguido de engrossamento padrão (SE-EP) e engrossamento padrão seguido de semi-engrossamento (EP-SE). Também são realizadas comparações entre alguns tipos de restrições: injeção, meia ponderação, ponderação completa. São propostos três tipos de restrição para problemas anisotrópicos: meia ponderação geométrica, ponderação geométrica completa e ponderação parcial. O processo de prolongação utilizado é a interpolação bilinear. Também investiga-se o efeito sobre o tempo de CPU causado por: número de pontos na malha (N); número de iterações internas no solver (v); e número de malhas (L). Verificou-se que: o algoritmo SE-EP é o mais rápido entre os cinco algoritmos testados; e confirmou-se que, para problemas isotrópicos e anisotrópicos, o solver Gauss-Seidel red-black com restrição por ponderação parcial resulta em menor tempo de CPU em relação ao Gauss-Seidel lexicográfico.
Palavras-chave: semi-engrossamento; diferenças finitas; Laplace; Poisson; algoritmo.
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CON10-0749 - EFFECT OF POOL BOILING USING AL2O3-WATER AND FE2O3-WATER NANOFLUIDS ON HEAT TRANSFER
Rainho Neto, Amaury¹; Heitich, Leila Valladares¹; Passos, Júlio César¹; Morastoni, Bruna¹; Pacheco, Aécio Luis Pickler¹; Klein, Aloisio Nelmo^1
1Universidade Federal de Santa Catarina
Resumo: Several studies on pool boiling with addition of nanofluids have been carried out in recent years. Due to their unusual behavior in different situations, authors sometimes present conflicting results. However, critical heat flux (CHF) enhancement is always observed. This article consists of an analysis of pool boiling with α-Al2O3-water and Fe2O3-water and the effects on heat transfer properties. The experimental setup consists of an environment with controlled temperature, atmospheric pressure and a horizontal copper heated surface as the test section. Results showed a decrease in the heat transfer coefficient followed by an increase in the CHF. Nanoparticle deposition on the test section surface seems to be the reason for this behavior, since wettability changes on the surface were observed.
Palavras-chave: Nanofluids; Pool Boiling; Critical Heat Flux.
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CON10-0063 - ESTIMATIVA SIMULTÂNEA DA CAPACIDADE DE CALOR VOLUMÉTRICA E DA CONDUTIVIDADE TÉRMICA DE MATERIAIS METÁLICOS
Carollo, Luís Felipe dos Santos¹; Gustavo Meirelles, Lima¹; Lima e Silva, Ana Lúcia Fernandes¹; Lima e Silva, Sandro Metrevelle Marcondes^1
1Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Instituto de Engenharia Mecânica - IEM
Resumo: O conhecimento preciso das propriedades termofísicas, condutividade térmica e capacidade de calor volumétrica, é muito importante, por exemplo, na otimização de projetos em engenharia e no desenvolvimento de novos materiais em aplicações de isolamento térmico. Atualmente, vários métodos têm sido desenvolvidos para determinar estas propriedades. Porém, muitos desses métodos conseguem determinar com precisão apenas uma propriedade. Deve-se então buscar soluções mais viáveis para realizar a medição destas propriedades. Apresenta-se neste trabalho um método para a estimativa simultânea destas propriedades em amostras de Aço Inox AISI 316 e de Titânio ASTM B265 Grau 2. Neste método a capacidade de calor volumétrica e a condutividade térmica são determinadas simultaneamente através do mesmo transiente térmico experimental. O método consiste em utilizar uma montagem simétrica, minimizando os erros na medição do fluxo de calor. O experimento é isolado por placas de isopor, evitando as perdas de calor resultantes do fenômeno de convecção. Além disso, as dimensões laterais da amostra são superiores à sua espessura e o tempo do experimento é relativamente breve, caracterizando um modelo térmico unidimensional. Neste modelo, é empregado um fluxo de calor constante na superfície superior da amostra e condição de isolamento na outra superfície. As temperaturas são medidas na face oposta ao aquecimento empregando-se um termopar tipo K. Para determinar estas propriedades utiliza-se a técnica seqüencial de otimização BFGS (Broydon Fletcher Goldfarb Shanno) na minimização de uma função erro, definida pelo quadrado da diferença entre a temperatura experimental e a numérica. O campo de temperaturas simulado numericamente é obtido pela solução da equação da difusão para o modelo unidimensional. A solução foi obtida aplicando-se o método de diferenças finitas através de uma formulação implícita. Com o objetivo de determinar a melhor região para estimar estas propriedades são feitas análises dos coeficientes de sensibilidade. As propriedades térmicas estimadas apresentaram boa concordância com a literatura.
Palavras-chave: condutividade térmica; capacidade de calor volumétrica; estimativa simultânea de propriedades térmicas; condução de calor; otimização.
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CON10-0758 - ESTUDO DA CONVECÇÃO NATURAL EM CAVIDADES QUADRADAS SEMI-ABERTAS COM MAIS DE UMA FONTE DE GERAÇÃO DE CALOR INTERNA
Silva, Adriano da¹; Fontana, Éliton²; Mariani, Viviana Cocco^3
1Universidade Federal de São João Del Rei; ²Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC; ³Pontifícia Universidade Católica do Paraná - PUCPR
Resumo: A combinação da convecção e transferência de calor em cavidades semi-aberta tem aplicações em processos naturais, tecnológicos e de engenharia. Isto inclui operação de reatores nucleares, coletores de energia solar, estudo do ar em laboratórios biológicos, unidades de produção farmacêutica, produção de equipamentos eletrônicos, projetos e construção de ambientes, processamento de alimentos, armazenamento de grãos etc. No presente trabalho apresenta-se um estudo numérico do comportamento térmico e fluidodinâmico do ar por convecção natural em cavidades bidimensionais quadradas e em regime laminar. A cavidade possui uma abertura na parede vertical direita que está resfriada. A convecção natural é induzida simultaneamente pela diferença de temperatura entre as paredes verticais, representada pelo número de Rayleigh (Rae) e por duas fontes de geração de calor interna, representadas pelo número de Rayleigh (Rai). As fontes de geração de calor interna estão dispostas no centro da parede horizontal inferior e em diferentes posições na parede vertical esquerda e estas ocupam aproximadamente 2% do volume total do ambiente. O método dos volumes finitos é utilizado para discretização das equações adimensionais que governam o escoamento. O armazenamento desencontrado das variáveis é adotado e os esquemas Power-Law e SIMPLEC são utilizados. As simulações numéricas foram realizadas para vários números de Rayleigh e diferentes valores para a geração interna de calor, os resultados são comparados com valores obtidos na literatura. O número de Nusselt local e médio é apresentado para a parede aquecida e resfriada e seus resultados analisados para cada situação. O comportamento do perfil de velocidade na abertura lateral é avaliado para cada condição estudada.
Palavras-chave: Cavidade Semi-Aberta; Número de Nusselt; Geração Interna de Calor; Convecção Natural.
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CON10-1850 - ESTUDO DA EBULIÇÃO CONFINADA DO N-PENTANO PARA APLICAÇÕES ESPACIAIS.
Souza, Reinaldo Rodrigues¹; Passos, Júlio Céssar^1
1UFSC
Resumo: A ebulição nucleada para aplicações espaciais é uma necessidade justificada por garantir o bom funcionamento no controle térmico destes equipamentos. Da mesma forma, que a restrição de espaço físico é determinante no desenvolvimento de tecnologias que envolvem sistemas de refrigeração de componentes e dispositivos eletrônicos em plataformas, veículos espaciais e satélites, nessas situações o confinamento das bolhas surge como uma conseqüência natural desse processo. O estudo experimental foi realizado sobre um disco de cobre de 12 mm de diâmetro e 3 mm de espessura, com a superfície aquecida de face voltada para baixo, para analisar o comportamento do coeficiente de transferência de calor sobre o regime de ebulição nucleada para condições de baixos e moderados fluxos de calor (< 60 kW/m²) em espaços confinados e não confinados, em distâncias de 0,3;0,9 e de 10,4;11 mm, respectivamente. Os testes foram realizados em laboratório em ambiente de gravidade normal, g=9,8 m/s² e, a escolha do nível de confinamento foi estabelecida de modo que o sistema se aproximasse daquele que será testado sob microgravidade (g≈1.10-4 m/s²). Os dados foram obtidos utilizando o fluido de trabalho n-Pentano, para o regime de ebulição nucleada subresfriada. O grau de subresfriamento foi estabelecido através da variação da pressão e da temperatura do líquido no interior do aparato experimental. Os resultados mostraram uma queda do coeficiente de transferência de calor quando se reduz a distância entre a superfície aquecida e a não aquecida. O mesmo comportamento foi observado quando há um aumento da temperatura do líquido no interior do sistema, para um mesmo nível de confinamento. Para melhor entender o efeito da ausência de gravidade sobre o fenômeno de ebulição, os resultados serão comparados com os dados obtidos sob microgravidade, realizados durante o vôo suborbital do foguete VSB-30, pela Agência Espacial Brasileira (AEB) através do Programa Microgravidade, na Operação Maracatti, com lançamento previsto para março de 2010.
Palavras-chave: ebulição nucleada subresfriada; ebulição confinada; transferência de calor.
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CON10-1175 - ESTUDO DO CONGELAMENTO DE UM PRODUTO SUJEITO A DIFERENTES COEFICIENTES DE TROCA TÉRMICA
Neckel, Vagner Jorge¹; Mariani, Viviana Cocco¹; da Silva, Adriano²; Amarante, Álvaro Cesar Camargo^1
1Pontifícia Universidade Católica do Paraná; ²Universidade Federal de São João Del Rei
Resumo: Neste trabalho equações clássicas dependentes da composição de um alimento, foram pesquisadas e empregadas para obter a condutividade térmica e o calor específico em função da temperatura. Aliando estas equações foi possível obter a entalpia (H) em função da temperatura para o produto em questão. Após, um código computacional tridimensional, em diferenças finitas implícita foi desenvolvido e implementado para resolver a equação da condução de calor em geometrias tridimensionais, em regime transiente. Com o objetivo de validar o código computacional e ilustrar a utilização das equações de predição das propriedades termofísicas, associadas ao método numérico de simulação dos campos de temperatura durante o congelamento do produto, foram empregados dados experimentais do congelamento do produto exposto a diferentes velocidades de ar. O conhecimento prévio dos coeficientes de convecção, obtidos experimentalmente, permitiram ter como incógnitas somente as propriedades termofísicas do produto. Os resultados mostram que a associação do método de predição das propriedades termofísicas e a equação modificada de transferência de calor em regime transiente utilizadas neste trabalho permitem prever com razoável precisão a evolução da temperatura no interior de um alimento submetido ao processo de congelamento.
Palavras-chave: coeficiente de troca térmica; Método das Diferenças Finitas; Modelagem; congelamento.
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CON10-0376 - ESTUDO EXPERIMENTAL DA CONVECÇÃO NATURAL EM PLACAS PLANAS AQUECIDAS SOB CONDIÇÕES ORDINÁRIAS.
Sebastião, Israel Borges¹; Travelho, Jeronimo dos Santos^1
1Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
Resumo: O trabalho consiste em avaliar experimentalmente a precisão de correlações empíricas já existentes que são utilizadas para calcular o coeficiente de convecção natural. Uma vez que estas correlações foram obtidas em situações idealizadas, como ambientes com temperatura controlada e isentos de correntes externas de ar, além da coleta remota das variáveis analisadas, espera-se que surjam flutuações entre os valores reais e teóricos, frente ao fato que o presente experimento é executado em condições ordinárias, ou seja, condições mais realistas. Uma placa plana com 500 mm de largura e 400 mm de altura que pode ser aquecida até 300°C e ter sua inclinação alterada em uma faixa de 0° a 360° é o principal componente do aparato. Os resultados do experimento são organizados em tabelas e plotados na forma de campos de temperatura os quais demonstraram diferenças significativas entre os valores teóricos e reais. Essas divergências foram atribuídas principalmente aos elevados gradientes de temperatura presentes na superfície aquecida.
Palavras-chave: fenômenos de transporte; transferência de calor; correlações empíricas; placa plana.
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CON10-0865 - ESTUDO EXPERIMENTAL DA SOLIDIFICAÇÃO EM TORNO DE UM TUBO ALETADO RADIALMENTE COM E SEM PROMOTOR DE TURBULÊNCIA


Resumo: O armazenamento de calor na forma de calor latente representa uma alternativa de grande potencial em sistemas intermitentes e de conservação. Uma das geometrias menos exploradas na literatura e no campo de aplicação é a geometria cilíndrica com aletas fixadas radialmente ao longo do tubo. As aletas neste caso representam dispositivos para aumentar a taxa de transferência de calor e assim a solidificação do PCM. Com o intuito de aumentar ainda mais a taxa de solidificação do PCM, a inserção de um promotor de turbulência ao longo do tubo, provoca maior agitação e turbulência que por sua vez aumenta o coeficiente de troca de calor e assim a taxa de solidificação do PCM. Assim este estudo visa investigar as influências dos parâmetros geométricos e operacionais sobre a velocidade da interface, tempo de solidificação completa e massa total solidificada e consequentemente a energia total armazenada. Na investigação experimental foram testados tubos com diversas aletas variando os diâmetros de 40 a 180 mm, várias vazões de fluido secundário e várias temperaturas de operação com e sem promotor de turbulência e com e sem aletas com o objetivo principal de quantificar os efeitos das aletas e promotor de turbulência sobre a taxa de solidificação ou velocidade da interface, tempo de solidificação completa e a massa solidificada total.
Palavras-chave: radial fins; turbulence promoter; latent heat; storage tanks.
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CON10-1765 - ESTUDO NUMÉRICO DA CINÉTICA DE SECAGEM EM BANANAS
Santos, Jailson Charles dos¹; Santos, Rodolfo de Sousa¹; Barros, Glauco Demóclito Tavares de²; Santos, Jacques Cesar dos³; Gurgel, José Maurício³; Marcondes, Francisco^4
1Universidade Regional do Cariri; ²Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Ceará; ³Universidade Federal da Paraíba; ⁴Universidade Federal do Ceará
Resumo: O presente trabalho ilustra uma abordagem numérica do problema de transferência de calor e massa relativa à secagem de bananas. Um modelo matemático representativo da cinética de secagem no produto foi apresentado e um código numérico baseado no método dos volumes finitos foi desenvolvido para resolver o sistema de equações que descreve o processo de secagem no alimento. Difusividade mássica variável com a temperatura foi considerada na modelagem matemática do processo. Uma concordância bastante razoável foi verificada comparando os resultados numéricos obtidos com resultados extraídos da literatura. A influência de parâmetros operacionais importantes tais como temperatura, umidade e vazão do ar de secagem foram investigadas. Os resultados numéricos mostraram que o aumento da temperatura, o aumento da vazão e a redução da umidade do ar favorecem a transferência de massa no alimento reduzindo o tempo de secagem.
Palavras-chave: Cinética de secagem; Banana; Volumes finitos.
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CON10-1217 - ESTUDO NUMERICO E EXPERIMENTAL DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM DISSIPADORES TÉRMICOS PARA MICRO PROCESSADORES
liz, Verônica¹; Vilela, Carlos Alberto de Almeida^2
1IFGoias; ²UFG (Universidade Federal de Goias)
Resumo: Um dos grandes desafios na área de fabricação de computadores é o resfriamento dos componentes eletrônicos, que a cada dia que passa maiores velocidades de cálculo são desenvolvidas e com isso maiores quantidades de energia são necessárias para funcionamento. Porém, esta energia também deve ser de alguma forma dissipada, caso contrário haverá um superaquecimento do sistema e por fim o colapso. Neste trabalho é apresentado um estudo comparativo experimental e computacional entre o desempenho de diversos modelos de dissipadores de calor para processadores utilizados em computadores pessoais. São consideradas diversas condições de fluxo de ar e temperatura, e são calculadas as temperaturas médias do processador, os perfis de distribuição de velocidade, pressão e temperatura com o auxílio de um pacote computacional utilizando o método dos elementos finitos.
Palavras-chave: Resfriamento eletrônico; Simulação computacional; Transferência de calor; Micro processador.
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CON10-0667 - HEAT DISSIPATION IN A FUEL DROP WITH MAGNETIC NANOPARTICLES IN THE PRESENCE OF A CIRCULAR POLARIZED FIELD AND VORTICITY
Seridonio, Antonio C.¹; Fachini, Fernando F.^2
1Lab. Combustão e Propulsão / Inst. Nac. Pesquisas Espaciais; ²Lab. Combustão e Propulsão - LCP / Inst. Nac. Pesquisas Espaciais - INPE
Resumo: This work investigates the thermal response of an external magnetic field on magnetic nanoparticles embedded in a fuel drop. We adopt as theoretical approach the wellestablished magnetization equation of ferrohydrodynamics proposed by Mark I. Shiliomis, which describes the motion of free dipoles in a viscous fluid. Taking into account vorticity effects, we show that new features arise when a circular polarized field is considered. The interplay between the Brown and Néel mechanisms of relaxation times also presents an important role in the heating process of the drop. Thus the friction of the particle rotation, due to magnetic torques, with the viscous medium of the drop, constitutes an extra source of heat. Our treatment allows the determination of the drop temperature profile as a function of the model parameters, which is necessary to characterize completely its thermal properties. Such profile is of fundamental interest in this emerging field of research of fuel drops with magnetic nanoparticles. Acknowledgments: this work was supported by the Brazilian agency CAPES. [1] R. E. Rosensweig, J. Magn. Magn. Mater. 252, 370 (2002). [2] Mark I. Shiliomis, Phys. Rev. E 64, 060501(R) (2001). [3] F. Fachini, Proceedings of COBEM 2009.
Palavras-chave: Heat Dissipation; Magnetic Nanoparticles; Circular Polarized Magnetic Field.
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CON10-1079 - HEAT TRANSFER IN A MOVING POROUS BED USING A TWO-ENERGY EQUATION CLOSURE
Pivem, Ana Cristina¹; de Lemos, Marcelo J. S.^1
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA
Resumo: The objective of this paper is to present simulations for heat transfer in a porous reactor, in which both the permeable bed and the working fluid moves with respect to the fixed bounding walls. For simulating the flow and heat transfer, a two-energy equation model is applied in addition to a mechanical model. Transport equations are discretized using the control-volume method and the system of algebraic equations are relaxed via the SIMPLE algorithm. For both the solid and the fluid phase, temperature distribution are presented as a function of the particle diameter, medium permeability, solid-to-fluid thermal conductivity ratio and solid-to-fluid velocity ratio.
Palavras-chave: moving bed; porous media.
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CON10-1236 - INFLUÊNCIA DA GEOMETRIA NA SIMULAÇÃO DO PROCESSO DE SECAGEM DE TELHAS CERÂMICAS ATRAVÉS DO MODELO DE DIFUSÃO USANDO SOLUÇÕES ANALÍTICAS E MÉTODO INVERSO
Farias, Vera Solange de Oliveira¹; Silva, Wilton Pereira²; Silva, Cleide Maria Diniz Pereira da Silva e²; Lima, Antônio Gilson Barbosa de Lima^2
1Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri; ²Universidade Federal de Campina Grande
Resumo: O presente artigo apresenta um estudo sobre secagem de corpos de prova na forma de telhas cerâmicas, moldadas com argila vermelha. Amostras do produto com teor de umidade inicial de 0,2381(bs) foram colocadas numa estufa na temperatura de 55,6 ºC, e os dados da cinética de secagem foram obtidos. Nos modelos estudados, a condição de contorno utilizada é de terceiro tipo e as soluções analíticas da equação de difusão se referem a três geometrias distintas: parede infinita, retângulo e paralelepípedo. Para determinar os parâmetros do processo, a partir de um conjunto de dados experimentais, foi utilizado um otimizador por varredura do domínio, baseado no método inverso, acoplado às soluções analíticas. Após a determinação dos coeficientes de transporte, a cinética de secagem foi simulada através de cada modelo proposto. A análise dos resultados obtidos permite concluir que as três geometrias descrevem de forma satisfatória a cinética de secagem do produto, havendo concordância entre os modelos estudados. Os valores obtidos para o coeficiente de transferência convectivo de massa e para a difusividade efetiva da água foram consistentes com valores disponíveis na literatura.
Palavras-chave: coeficiente de transferência convectivo; difusividade efetiva; otimização; simulação; cinética de secagem.
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CON10-1464 - INTEGRAL TRANSFORM SOLUTION OF ONE-DIMENSIONAL DIFFUSION PROBLEMS USING AN ENCLOSING DOMAIN APPROACH
da Silva, Leandro Martins¹; Sphaier, Leandro Alcoforado^1
1Universidade Federal Fluminense
Resumo: The Generalized Integral Transform Solution has been shown to be an effective approach for solving a variety of advection-diffusion problems. In spite of advantages of the GITT, handling irregular geometries can still be quite cumbersome. In general, irregular geometries are tackled either by coordinates transformation into a regular geometry or by using simpler eigenvalue problems in defined in the irregular geometry itself (termed a coincident domain transformation). Both approaches are limited since they cannot handle a general arbitrary domain. A new advancement to handle a general class of irregular geometries is to use an enclosing domain technique. This methodology yielded satisfactory results for calculating eigenvalues of a 1D Sturm-Liouville problem using an auxiliary problem defined within an enclosing domain. This paper extends the formerly presented results, solving a 1D diffusion problem using eigenfunction expansions in terms of an eigenvalue problem defined within a domain that encloses the original one. Then, for the purpose of validating the methodology, test case results for a simple case whose exact solution is known are computed and compared with exact values.
Palavras-chave: Integral Transform; Diffusion; Enclosing Domain Technique.
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CON10-2347 - INVESTIGAÇÃO NUMÉRICA E EXPERIMENTAL SOBRE O USO DE MATERIAL DE MUDANÇA DE FASE INJETADO NA BASE DE DISSIPADORES DE CALOR ALETADOS
Brito Filho, João Pereira¹; Henríquez, Jorge Recarte²; Loretto, Tiago Piccolo^1
1Departamento de Eletrônica e Sistemas, Universidade Federal de Pernambuco; ²Departamento de Engenhria Mecânica, Universidade Federal de Pernambuco
Resumo: Os microprocessadores mais modernos geram durante a operação uma elevada quantidade de calor. Isso se deve ao elevadíssimo nível de integração desses componentes eletrônicos e a velocidade de processamento. A viabilidade desses dispositivos depende fortemente da maneira como o calor gerado é dissipado para o ambiente interno do gabinete do microcomputador. Caso o sistema de dissipação de calor não seja eficiente, a temperatura do microprocessador atingirá níveis que prejudicarão o seu funcionamento, inclusive podendo danificá-lo. Com o objetivo de investigar esse efeito está sendo desenvolvido um estudo experimental e numérico no Laboratório de Análise Térmica de Equipamentos e Componentes Eletroeletrônicos (LATECE) da UFPE. Este artigo apresenta os primeiros resultados obtidos neste trabalho onde é investigado o uso de material de mudança de fase (PCM) como elemento de controle da temperatura de um microprocessador comercial. Os resultados obtidos mostram que ambas estratégias de análise se mostraram adequadas para estudos comparativos do uso da técnica de dissipação térmica com PCM.
Palavras-chave: Dissipador de calor; PCM; Microprocessador.
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CON10-1220 - LAMINAR AND TURBULENT NATURAL CONVECTION IN A POROUS CAVITY WITH DOUBLE-DIFFUSION EFFECTS
Tofaneli, Luzia A.¹; De Lemos, Marcelo J.S.^2
1SENAI/CIMATEC; ²Instituto Tecnológico de Aeronáutica - ITA
Resumo: This paper presents results for coupled heat and mass transport under laminar and turbulent flow regimes in porous cavities. Two driving mechanisms are considered to contribute to the overall momentum transport, namely temperature driven and concentration driven mass fluxes. Aiding and opposing flows are considered, where temperature and concentration gradients are either in the same direction or of different sign, respectively. Modeled equations are presented based on the double-decomposition concept, which considers both time fluctuations and spatial deviations about mean values. Turbulent transport is accounted for via a macroscopic version of the k-e model.
Palavras-chave: double diffusion; porous media.
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CON10-0176 - MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA NO PROCESSO DE SECAGEM DE UM GRÃO
Andrade, Danielle Oliveira¹; Sphaier, Leandro Alcoforado^1
1Universidade Federal Fluminense
Resumo: O processo de secagem é uma etapa importante na cadeia produtiva de grãos, pois essa operação reduz a quantidade de água contida neles até limites considerados seguros para a armazenagem, além de prolongar o tempo de conservação destes produtos agrícolas. Com isso a simulação do processo de secagem torna-se uma etapa importante para poder se ter um controle da quantidade de umidade contida nos grãos, em conseqüência, maximizar o aproveitamento e evitar as perdas destes. Para tal, modelos físicos e matemáticos tornam-se necessários para descrever o processo de secagem. Este envolve a transferência de calor e massa acoplada em um material poroso, havendo adsorção física. Neste trabalho propõe-se um modelo matemático para descrever a transferência de calor e massa no processo de secagem de um grão esférico sem haver variação da geometria do mesmo. O modelo resultante é um sistema de equações diferencias parciais parabólico para determinar a variação da temperatura e a concentração d'água no grão em função do tempo de secagem. O modelo é resolvido numericamente utilizando uma combinação do método de volumes finitos e do método das linhas. Finalmente, resultados ilustrativos de um caso teste sujeito a duas diferentes condições de secagem são apresentados.
Palavras-chave: Secagem; Grãos; Transferência de Calor e Massa; Adsorção.
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CON10-1833 - MODELAGEM NUMÉRICA DE CABOS DE LINHAS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA
Duarte, Jaime Enrique¹; Absi, Farith M.²; Orlande, Helcio R.¹; Domingues, Luis Adriano^2
1Universidade Federal do Rio de Janeiro; ²Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
Resumo: O presente trabalho apresenta a modelagem numérica do comportamento térmico de cabos usados em linhas de transmissão de energia. O cabo considerado é constituído de dois materiais e modelado via diferenças finitas como dois cilindros concêntricos O material mais interno é a alma de aço que é encarregado da sustentação mecânica do cabo. O segundo material é o condutor de alumínio. No transporte de energia por meio de cabos, aproximadamente 98% da eletricidade flui através das camadas do condutor, criando uma fonte de calor interna como conseqüência da resistência inerente do material. Este aquecimento interno em cabos, conhecido como efeito Joule, é função da resistência elétrica, da corrente aplicada e da área efetiva da seção transversal. Consideram-se perdas por convecção e radiação. São apresentados resultados em termos da distribuição de temperatura interna para diferentes correntes aplicadas, considerando-se a resistência de contato entre os dois materiais. Também é considerado o fato do cabo ser composto por camadas de fios condutores, o que resulta em uma seção transversal heterogenia composta pelo material em questão e os espaços entre os fios. Esta seção heterogênea implica numa diminuição da condutividade térmica radial da ordem de 100 vezes o valor do material condutor, que por sua vez é uma das causas dos gradientes de temperatura interna nos cabos. Em adição, resultados experimentais são mostrados e comparados com os resultados numéricos. Os ensaios experimentais foram levados a cabo dentro de um laboratório fechado para um cabo ACSR tipo Tern.
Palavras-chave: Equação de Calor; Diferenças Finitas; Cabos de Linhas de Transmissão; Condutividade Térmica Efetiva.
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CON10-1809 - MODELO DE DIFUSÃO UNIDIMENSIONAL ANALÍTICO PARA A DESCRIÇÃO DA CINÉTICA DE SECAGEM DE MADEIRA: OTIMIZAÇÃO E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS DE SECAGEM
Silva, Laerson Duarte¹; Nascimento, Pedro Luiz¹; Silva, Cleide M.D.P.S.¹; da Silva, Wilton Pereira¹; Lins, Marcos A. A.^1
1Universidade Federal de Campina Grande
Resumo: Este artigo discute um modelo de difusão unidimensional para descrever a secagem de madeira. Este modelo refere-se à solução analítica de uma parede infinita com condição de contorno do primeiro e terceiro tipos. As soluções analíticas foram acopladas a um otimizador baseado no método inverso, o que permite calcular os parâmetros do processo para um conjunto de dados experimentais. Uma vez determinados os parâmetros do processo, a cinética de secagem de madeira foi simulada através do modelo proposto. Os resultados obtidos levam à conclusão de que o modelo unidimensional com condições de contorno do primeiro tipo não é adequado à cinética de secagem. Já o modelo unidimensional com condições de contorno do terceiro tipo descreve adequadamente a cinética de secagem.
Palavras-chave: Método inverso; Soluções analíticas; Distribuição de umidade; Simulação de secagem; Otimizador.
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CON10-0504 - NOVA METODOLOGIA PARA CONDUÇÃO TÉRMICA DE SISTEMAS BIDIMENSIONAIS EM CONDIÇÕES DE REGIME ESTACIONÁRIO
Sena, Alexander Patrick¹; Belo, Francisco Antônio¹; Nobrega, Carlos Alberto^1
1UFPB
Resumo: O estudo da condução térmica de sistemas bidimensionais em condições de regime estacionário tem sido abordado através de vários métodos de análise, que incluem o uso de procedimentos analíticos, gráficos e numéricos (diferenças finitas, elementos finitos ou elementos de contorno). O procedimento analítico abrange a elaboração de uma solução matemática exata envolvendo uma equação diferencial parcial, onde embora existam muitas técnicas disponíveis para sua resolução, estas envolvem, normalmente series e funções matemáticas complicadas e podem ser obtidas para um conjunto restrito de geometrias e condições de contorno simples. Em contraste com os métodos analíticos, que fornecem resultados exatos em qualquer ponto, os métodos gráficos e numéricos podem fornecer apenas resultados aproximados em pontos discretos, contudo estes métodos podem acomodar geometrias complexas e condições de contorno, oferecendo os únicos meios com os quais problemas de condução multidimensionais podem ser resolvidos. Em função das inconveniências observadas nos demais métodos, buscou-se uma metodologia que busca simplificar estes tipos de problemas, onde a mesma se aplica para qualquer figura geométrica na qual possa ser modelada em forma de rede, sendo a mesma dividida em várias linhas horizontais e verticais, assim formando pequenos retângulos na qual foi denominado de célula. Essas células são representadas por circuitos elétricos conduzidos em um determinado objeto de estudo. Este trabalho propõe uma nova metodologia que viabilize a obtenção das grandezas relacionadas à condução bidimensional de calor em regime estacionário, utilizando-se uma analogia a sistemas elétricos e fazendo uso da ferramenta computacional MultiSIM para simulação e apresentação dos resultados.
Palavras-chave: Transferência de calor; Analogia elétrica.
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CON10-0707 - NUMERICAL SOLUTION FOR MAGNETIC FLUID DROPLET HEATING
Cristaldo, César F. C.¹; Bakuzis, Andris Bakuzis²; Fachini, Fernando F.^1
1Lab. Combustão e Propulsão - LCP / Inst. Nac. Pesq. Espaciais - INPE; ²Inst. Física, Univ. Federal de Goias
Resumo: In this work we present an analytical solution for the heat transfer equation with sources, which describes the heating process of a droplet. Inside the liquid phase, there are magnetic nanoparticles (magnetic fluid). By applying an external alternating magnetic field, the nanoparticles rotate to align to the magnetic field and the rotation is against the viscous force. The result is heat generated by the viscous dissipation. This process enhances the droplet heating. The effect of the magnetic field is the uniform heating of the droplet. However, close to the droplet surface, under the influence of the heat conduction from the gas phase, there is a thin zone where the temperature profile depends on the spatial coordinate (thermal boundary layer). The energy conservation equation describing that thin zone is $\theta_\tau=\theta_{xx}+f(\theta)$, which has an analytical solution obtained by the Lie Group method.
Palavras-chave: Heat Conduction Equation with Source; Magnetic Fluid; Lie Group.
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CON10-1119 - OTIMIZAÇÃO DO MÉTODO MULTIGRID ALGÉBRICO PARA AS EQUAÇÕES BIDIMENSIONAIS DE LAPLACE E POISSON
Suero, Roberta¹; Pinto, Márcio Augusto Villela²; Marchi, Carlos Henrique²; Araki, Luciano Kiyoshi²; Alves, Arileide Cristina^3
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Paraná; ²Universidade Federal do Paraná (UFPR); ³Universidade Positivo
Resumo: Este trabalho apresenta comparações de parâmetros entre os métodos multigrid algébrico (AMG) e multigrid geométrico (GMG) para as equações bidimensionais de Laplace e Poisson, em malhas estruturadas quadrangulares e triangulares. Os parâmetros analisados são: número de iterações internas no solver, número de malhas e número de incógnitas. Para o AMG, também são estudados os efeitos do fator de redução de malha e do fator de forte dependência na malha grossa sobre o tempo de CPU necessário para obter a solução numérica. Para malhas quadrangulares é empregado o método de diferenças finitas, e para malhas triangulares, o de volumes finitos. Os resultados são obtidos com uma adaptação do código computacional AMG1R6 de Ruge e Stüben. Para o AMG são usadas as seguintes componentes multigrid: restrição por engrossamento padrão, prolongação padrão, esquema de correção (CS), solver Gauss-Seidel lexicográfico e ciclo V. São feitos estudos comparativos entre os tempos de CPU do método multigrid geométrico, multigrid algébrico e singlegrid (método de malha única). Verificou-se que: 1) o número ótimo de iterações internas obtidas para o AMG e GMG, em malhas quadrangulares, é o mesmo, porém diferente para malhas triangulares; 2) o número ótimo de malhas é o número máximo, tanto para malhas quadrangulares quanto para malhas triangulares; 3) o AMG mostrou-se sensível à variação do fator de redução de malha e do fator de forte dependência na malha grossa, tanto com relação às equações abordadas, quanto aos tipos de malha; e 4) para malhas quadrangulares, o GMG resolve o problema em 20% do tempo gasto pelo AMG.
Palavras-chave: diferenças finitas; volumes finitos; otimização.
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CON10-0431 - OTIMIZAÇÃO DOS PROCESSOS DE CALIBRAÇÃO NA GRANDEZA TEMPERATURA
Morais, Dabney Sérgio Gudes¹; Araújo, Luiz Pedro¹; Walter, Link¹; Bezerra, Hallyjus Alves^1
1UFRN-Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Resumo: Este trabalho visa melhorar o procedimento das calibrações de medidores de temperatura realizadas no Laboratório de Metrologia da UFRN - LabMetrol, tais como termopar, termoresistência e termômetros de vidro, com o auxílio de um banho térmico tipo bloco seco, garantindo ao procedimento uma maior confiabilidade nos resultados. Os experimentos foram feitos no Laboratório de Metrologia, utilizando inicialmente uma termoresistência do tipo Pt-100 e o banho térmico tipo bloco seco T-350P da Presys, juntamente com o jogo de blocos de prova (inserto) de diâmetros que vão de 6mm à 19 mm. O procedimento de calibração para a realização dos experimentos consistiu em se tomar quatro temperaturas na faixa de 30ºC, 40ºC, 50ºC e 60°C e variando a altura do Pt-100 entre 10 mm, 30 mm e 50 mm , que proporcionou a simulação dos mais diversos casos que podem ocorrer numa calibração de sensores de temperatura, sendo feito posteriormente o calculo dos desvios padrão, dos erros e da incerteza da medição, com tais informações foi possível avaliar a melhor maneira de se calibrar os sensores. No caso em que não tivermos o sensor de temperatura totalmente envolvido pelo inserto observou-se um aumento do erro de medição e do desvio padrão, sendo este problema sanado de forma prática e econômica com a utilização do inserto tipo caneca preenchido com um fluido, tornando o banho térmico tipo bloco seco versátil.
Palavras-chave: Temperatura; Incerteza; Calibração; Metrologia.
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CON10-2135 - RESFRIAMENTO DE FRUTAS VIA MÉTODO INTEGRAL BASEADO EM GALERKIN
PESSOA, Paulo de Morais¹; MELO, João Carlos Soares de¹; LIMA, Antonio Gilson Barbosa de¹; GOMES, Josivanda Palmeira^1
1Universidade Federal de Campina Grande
Resumo: A técnica de refrigeração tem sido utilizada para a conservação de produtos hortifrutícolas por ser um recurso de baixo custo e muito eficaz na manutenção da qualidade das frutas e hortaliças devido à redução da atividade respiratória, retardar a atividade metabólica e inibir o crescimento microbiano. Vários pesquisadores têm desenvolvido trabalhos que apresentam modelos matemáticos analíticos e/ou empíricos para obter a curva e o tempo de resfriamento de frutas com geometrias diferentes. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo simular o resfriamento de morango e limão-Tahity. Utilizou-se um modelo matemático de condução de calor transiente e solução analítica via método integral baseado em Galerkin. Os resultados das cinéticas de resfriamento e distribuição de temperatura no interior das frutas são apresentados e analisados. Verificou-se que o morango apresentou menor tempo adimensional de resfriamento comparado com tempo requerido para resfriar o limão, visto que a relação área superficial/volume do morango é menor que a mesma relação para o limão.
Palavras-chave: Modelagem matemática; Resfriamento; Conservação de alimentos; Morango; Limão-Tahity.
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CON10-1357 - SIMULAÇÃO DE TRATAMENTOS TÉRMICOS EMPREGANDO O MÉTODO DOS VOLUMES FINITOS
Cavalcante, Tarique da Silveira¹; Araújo, André Luiz de Souza¹; Rebouças Filho, Pedro Pedrosa^1
1Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Ceará
Resumo: Tratamentos térmicos são práticas muito comuns e de grande importância para a indústria metal-mecânica em geral. Através do aquecimento e resfriamento controlados, modificam de maneira muito significativa as propriedades mecânicas de inúmeras ligas metálicas comerciais, particularmente dos aços, os quais ocupam posição de destaque entre todos os materiais utilizados pelo homem. Nos últimos anos, tem crescido o interesse pelo desenvolvimento de aplicações numéricas capazes de simular os fenômenos e transformações que ocorrem durante estes tratamentos, de modo que se possam rever as alterações microestruturais e conseqüentes propriedades mecânicas do material tratado. O objetivo deste trabalho é desenvolver um programa computacional que simule a etapa de resfriamento do tratamento térmico de aços para construção mecânica. Este programa calcula o campo de temperatura no interior de blocos prismáticos, resolvendo a equação de condução de calor através do Método dos Volumes Finitos. A partir da curva de resfriamento de um ponto qualquer do interior do bloco e das curvas TRC Transformação por Resfriamento Contínuo) do aço, pode-se determinar a microestrutura formada. Os resultados obtidos da simulação foram validados mediante comparação com soluções analíticas e com um experimento em que um corpo de prova de aço ABNT 1030 foi normalizado e posteriormente submetido à análise metalográfica.
Palavras-chave: simulação; método dos volumes finitos; tratamentos térmicos; condução de calor.
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CON10-0171 - SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO AQUECIMENTO DE CILINDRO DE LAMINAÇÃO
Lira Jr., J. C.¹; Henriquez, J. R.¹; Dutra, J. C. C.^1
1UFPE
Resumo: Os produtos laminados de aço carbono têm elevada importância em vários segmentos industriais, como construção civil, mecânica e agropecuária entre outros. Devido a elevada aplicabilidade este material tornou-se o principal produto de exportação da indústria siderúrgica nacional. Para garantir a competitividade no mercado internacional, o material deve obedecer a parâmetros de qualidade e também apresentar custo de produção diferenciado. No processo de laminação os cilindros que conformam o material sofrem desgastes constantes, devido ao aquecimento continuo provocado pelas barras em processamento, este desgaste interfere na vida útil do cilindro, provocando trincas e desgaste prematuro das peças. Para evitar desgastes e a substituição dos cilindros são feitos câmbios para reposicionar o ponto de passagem das barras em processamento, porém, esta operação leva a parada total do laminador causando perdas financeiras para produção. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um modelo matemático para simulação numérica do processo de aquecimento dos cilindros, possibilitando assim, uma analise detalhada do aquecimento em função dos diversos parâmetros operacionais como dimensões do canal, velocidade de laminação, temperatura e propriedades do material laminado. O modelo desenvolvido apresentou resultados satisfatórios quando comparado com as condições reais de operação, possibilitando analise mais detalhada do processo de resfriamento para garantir a ampliação da vida útil dos cilindros.
Palavras-chave: Laminação de Rolos; Simulação Numérica; Transferência de Calor.
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CON10-0901 - SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO ESCOAMENTO DE AR EM UM SECADOR HÍBRIDO
Martins, Tiago de Oliveira¹; Andrade, Luiz Felipe Oliveira¹; Cabezas-Gómez, Luben¹; Ferreira, André Guimarães²; Maia, Cristiana Brasil¹; Hanriot, Sérgio de Morais^1
1Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais - PUC-MG; ²CEFET-MG
Resumo: O alimento é o conforto e a necessidade básica dos seres vivos. Um dos principais problemas enfrentados pela humanidade é o equilíbrio entre a produção e o consumo de alimentos. Cerca de 25% da produção mundial de alimentos é perdida entre o produtor e o consumidor, devido a falhas na produção, no armazenamento e no transporte dos alimentos. O principal método para reduzir as perdas é a conservação dos alimentos, sendo a secagem um importante processo que vem sendo utilizado há muitos séculos. O presente trabalho apresenta uma simulação numérica do escoamento de ar no interior de um secador híbrido solar-elétrico, utilizando técnicas de CFD (Computational Fluid Dynamics - Dinâmica dos Fluidos Computacional). Com valores de temperaturas e velocidades previamente estabelecidos, o modelo prevê o comportamento do ar dentro do dispositivo, assim como as alterações de temperatura que este provoca nas paredes do secador. Os resultados numéricos são comparados com os valores obtidos experimentalmente.
Palavras-chave: Secador híbrido; CFD; CFX.
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CON10-0533 - SOLUÇÃO ANALÍTICA APROXIMADA PARA A ENTRADA TÉRMICA TRANSIENTE DE FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS
santos, jacques cesar dos¹; Santos, Lesso Benedito¹; Veronese, Jean Pierre^2
1UFPB; ²IFPI
Resumo: No presente trabalho, uma solução analítica aproximada, obtida através da Técnica da Transformada Integral e da Transformada Clássica de Laplace, é utilizada no estudo da entrada térmica laminar de fluidos Não-Newtonianos no interior do canal de placas planas e no duto circular. São apresentados resultados para o campo de temperatura, a temperatura média e o número de Nusselt.
Palavras-chave: entrada térmica; Não-Newtoniano; Transformada Integral.
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CON10-2131 - SOLUÇÃO DE UM MODELO DE EXTRAÇÃO DA GIBBSITA E CAULINITA USANDO A TÉCNICA DAS INTEGRAIS ACOPLADAS
Rodrigues, Wanderson Silva¹; Silva, Jean Jorge de Gomes da¹; Magalhães, Edilson Marques¹; Batista, Clauderino da Silva¹; Macêdo, Emanuel Negrão¹; Souza, José Antônio da Silva¹; Quaresma, João Nazareno Nonato^1
1UFPA
Resumo: Um modelo matemático em regime transiente foi desenvolvido para se estudar a cinética de extração da Gibbsita e Caulinita durante a dissolução/dessilicação no processo Bayer, este é capaz de descrever a extração da Gibbsita a partir de uma partícula de bauxita em um meio cáustico. Neste modelo são levados em consideração: as taxas de transferência de massa na região externa a partícula, a difusão no interior da partícula e as reações químicas no interior da partícula. Em função de não-linearidades nas equações diferenciais parciais do modelo e por se tratar de pequenas partículas, um processo de média, na coordenada espacial, será utilizado para reduzir as EDP's para um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDO´s) de primeira ordem. Tal processo de média é baseado na Técnica das Equações Integrais Acopladas (CIEA) e consegue incorporar nas EDO´s resultantes informações das condições de contorno. O modelo reduzido será solucionado numericamente, usando-se a rotina IVPAG da biblioteca do IMSL, e os resultados são apresentados e comparados com alguns disponíveis na literatura.
Palavras-chave: Extração da Gibbsita; Integrais acopladas; Processo Bayer.
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CON10-0856 - THERMAL SIGNATURE MODEL OF A MAIN BATTLE TANK
Santos, Aline M.¹; Guedes, R. O. C.¹; Scofano Neto, F.^1
1Instituto Militar de Engenharia
Resumo: In modern ground warfare, freedom to maneuver around the battlefield is key to the outcome of a battle. To achieve this, commanders must be sure that they can do so undetected. As infrared (IR) sensors increase in sensitivity, IR signature management becomes evermore necessary for military equipment. Sophisticated thermal signature models are available but are time consuming to run and require detailed input data. In an attempt to provide a first filter of trials data for a high-fidelity computational model and to test signature reduction concepts, a simple model that generates a single temperature difference model of a ground vehicle for input into a Minimum Resolvable Temperature Difference (MRTD) model has been proposed in the literature. This contribution further extends the accuracy of this model by incorporating the contribution of an orientation factor in the formulation and by making use of a MRTD curve from an actual IR camera. The model is used in a case study based on the Brazilian army main battle tank Leopard 1A1 to predict detection range therefore allowing for identification of the areas on the vehicle that require thermal signature reduction.
Palavras-chave: thermal signature; Minimum Resolvable Temperature Difference; radiative heat transfer.
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CON10-1686 - TRANSFERÊNCIA DE MASSA EM SÓLIDO COM FORMA ARBITRÁRIA VIA MÉTODO GBI: UM ESTUDO ANALÍTICO
Silva, Alex Anésio da¹; Santos, Ivonete Batista dos¹; Lima, Antonio Gilson Barbosa de^1
1UFCG
Resumo: A secagem é um processo de tranferência de calor e massa simultâneo que é realizado visando a retirada de água no sólido. Durante o processo de secagem vários fatores influenciam a perda de água do produto para que o mesmo tenha boa qualidade. Os quais quando controlados, podem vir a evitar danos aos produtos. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é apresentar um modelo matemático e sua solução analítica via método integral de Galerkin, para descrever a migração de umidade durante o processo de secagem. Resultados da cinética de secagem e distribuição de umidade em peças cerâmicas durante o processo de secagem são apresentados, analisados e discutidos. Neste contexto, observa-se que à medida que o número de Fourier aumenta há uma queda nos níveis do teor de umidade, sendo maior para os primeiros números de Fourier.
Palavras-chave: Galerkin; Secagem; Produtos cerâmicos.
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CON10-0161 - UMA ANÁLISE DE CIRCULAÇÃO NATURAL DE URÂNIO FUNDIDO
Braz Filho, Francisco Antonio¹; Borges, Eduardo Madeira^1
1Instituto de Estudos Avançados - IEAv
Resumo: Um dos principais estudos necessários ao enriquecimento isotópico de urânio a laser via vapor metálico é a melhoria da eficiência na evaporação do urânio metálico através de um canhão de elétrons. O software FLUENT será utilizado na simulação do fenômeno da movimentação do urânio fundido contido em um cadinho de cobre refrigerado a água. As principais forças atuantes no fenômeno estudado, que fazem o líquido se movimentar, são devidas à convecção natural e à tensão superficial (força de Marangoni). As hipóteses consideradas nesta simulação são: estado estacionário e geometria bidimensional. Embora tenham sido realizadas experiências com a fusão do urânio, as velocidades e temperaturas não foram medidas.
Palavras-chave: convecção natural; força de Marangoni; fusão de urânio; enriquecimento isotópico a laser; FLUENT.
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CON10-1152 - USO DO MÉTODO DA FUNÇÃO ESPECIFICADA E CFX PARA A SOLUÇÃO DE PROBLEMAS INVERSOS
Ribeiro, Carlos Adriano Correa¹; Carollo, Luís Felipe dos Santos¹; Ferreira, João Roberto¹; Brito, Rogério Fernandes¹; Lima e Silva, Sandro Metrevelle Marcondes^1
1Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Instituto de Engenharia Mecânica - IEM
Resumo: O presente trabalho visa apresentar uma metodologia para resolver problemas inversos de transferência de calor em regime transiente. Assim, a técnica Função Especificada é empregada com o software comercial CFX. Neste trabalho são apresentados estudos de transferência de calor por condução uni e tridimensionais usando técnicas de problemas inversos. Neste sentido foram feitos experimentos controlados em laborátorio onde amostras metálicas foram submetidas a um fluxo de calor numa superfície, sendo as demais isoladas. Termopares foram inseridos em regiões de acesso a fim de se obter dados sobre a variação de temperatura para aplicação do problema inverso. Estas regiões de acesso podem ser a superfície oposta ao aquecimento para o problema térmico unidimensional ou em pontos próximos ao aquecimento para um modelo tridimensional. O passo seguinte é estimar o fluxo aplicado na amostra. Nesta etapa, o software comercial CFX é empregado em conjunto à técnica Função Especificada para obter as temperaturas nos pontos equivalentes aos monitorados no experimento. O fluxo de calor estimado é comparado ao fluxo de calor experimental nos dois casos estudados neste trabalho apresentando resultados satisfatórios. A vantagem de se empregar o software comercial é a flexibilidade proporcionada em aceitar diferentes geometrias, bem como, diversas condições de contorno.
Palavras-chave: problemas inversos; função especificada; fluxo de calor; gradiente de temperatura; simulação computacional.
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