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dc.contributor.authorBarbosa, Luan da Silva
dc.date.accessioned2022-07-15T18:55:20Z
dc.date.available2022-07-15T18:55:20Z
dc.date.issued2022-03-31
dc.identifier.citationBARBOSA, Luan da Silva. Estudo da transferência de calor e de massa em um leito fixo espesso de grãos de sorgo com reversão de sentido do escoamento de ar. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2022. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16387.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/16387
dc.description.abstractDrying is one of the highest cost unit operations in the chemical industry, with complex momentum, heat and mass transfer mechanisms. The main objective of this work was to develop a systematic study on thick layer drying, focusing on specific and particular aspects of the sorghum grain, in addition to improving the instrumentation and operation of the data acquisition unit. Sorghum grains were pre-humidified before being placed into the fixed bed. Temperature and moisture measurements were taken over time for different axial positions during drying with and without reversal of the air flow direction at operating temperatures of 50 and 60°C and air velocity of 2,1 m∙s-1. The reversal started at the initial time of 10 min with a change in the air flow direction every 30 min. Reverse drying effectively decreased temperature and moisture gradients along the axial positions compared to conventional drying with upward airflow. Both thermal and mass experiments demonstrated that the drying of sorghum is controlled entirely by diffusion, being a slower process than the drying of inorganic materials. Previous thin layer essays at 40, 50 and 60°C and air velocity of 2,1 m∙s-1 showed that drying had the two phases of decreasing rates usual in diffusion-controlled processes. In fact, both heat and mass transfer measurements showed that the drying of sorghum was entirely diffusion controlled, being a slower process than the drying of inorganic materials. The kinetic models that best fit the thin layer drying data at the three temperatures were the Page and Overhults models, with R² of 0.999. A comparison was made between the drying, in a fixed bed and thick layer, of sorghum with that of alumina and barley. The similarity of the moisture and temperature profiles between sorghum and barley was observed, as they are both organic materials, as well as greater gradients remain at the end of barley drying due to its irregular shape, 4 times larger size and lower thermal conductivity when compared to drying sorghum. Comparing the drying of sorghum with the drying of alumina, it was possible to verify the difficulty that this material presents in order to represent a grain well, because, despite not shrinking (an ideal characteristic), it undergoes the re-wetting process when the reversion of air flow is applied, since half of the drying time is controlled by the convective mechanism.eng
dc.description.sponsorshipConselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)por
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/*
dc.subjectSecagempor
dc.subjectLeito fixopor
dc.subjectReversãopor
dc.subjectSorgopor
dc.subjectMecanismo difusivopor
dc.subjectMecanismo convectivopor
dc.subjectDryingeng
dc.subjectFixed bedeng
dc.subjectReversaleng
dc.subjectSorghumeng
dc.subjectDiffusive mechanismeng
dc.subjectConvective mechanismeng
dc.titleEstudo da transferência de calor e de massa em um leito fixo espesso de grãos de sorgo com reversão de sentido do escoamento de arpor
dc.title.alternativeStudy of heat and mass transfer in a thick fixed bed of sorghum grains with reversal of the air flow directioneng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Freire, Fábio Bentes
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8937961078558996por
dc.contributor.advisor-co1Teixeira Freire, José
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2270677706718167por
dc.description.resumoA secagem é uma das operações unitárias de custo mais elevado dentro da indústria, envolvendo complexos mecanismos de transferência de quantidade de movimento, de calor e de massa. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver um estudo sistemático da secagem em camada espessa, focando em aspectos específicos e particulares do sorgo granífero, além de promover uma melhoria instrumental e operacional do sistema de aquisição de dados do módulo experimental. Grãos de sorgo umidificados foram utilizados para compor o meio poroso do leito fixo. Foram feitas as medições de temperaturas e umidades ao longo do tempo para diferentes posições axiais no processo de secagem com e sem reversão do sentido do escoamento do ar a temperaturas de operação de 50 e 60°C e velocidade do ar de 2,1 m∙s-1. A parametrização da reversão foi estabelecida para tempo inicial de aplicação da reversão em 10 minutos com intervalos de duração de 30 minutos. A secagem com aplicação da reversão reduziu os gradientes de temperatura e de umidade ao longo das posições axiais do leito quando comparada com a secagem convencional com escoamento de ar ascendente. Tanto os experimentos térmicos, como os experimentos de transferência de massa, demonstraram que a secagem do sorgo é controlada inteiramente pela difusão, sendo um processo mais lento do que a secagem de materiais inorgânicos. Os experimentos em camada fina no leito com ar aquecido a 40, 50 e 60°C e velocidade de 2,1 m∙s-1 até atingir o equilíbrio dinâmico demonstraram as duas fases de taxa decrescente típicas de secagem controlada pela difusão. Os modelos cinéticos que melhor se ajustaram aos dados de secagem em camada fina nas três temperaturas foram o de Page e de Overhults, com R² de 0,999. Foi realizada a comparação da secagem, em leito fixo e camada espessa, de sorgo com a de alumina e de cevada. Constatou-se a semelhança dos perfis de umidade e de temperatura entre o sorgo e a cevada, por serem ambos materiais orgânicos, como também se verificou que permanecem gradientes maiores ao final da secagem de cevada devido ao seu formato irregular, tamanho 4 vezes maior e menor condutividade térmica quando comparada à secagem de sorgo. Na comparação da secagem de sorgo com a secagem de alumina, pôde-se constatar a dificuldade que este material apresenta para poder representar bem um grão, pois, apesar de não encolher (uma característica ideal), sofre o processo de reumidificação quando aplicada a reversão do escoamento de ar, uma vez que metade do tempo de secagem é controlado pelo mecanismo convectivo.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Química - PPGEQpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.description.sponsorshipIdCNPq: 132725/2020-7por
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7228332759151003por


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