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http://hdl.handle.net/1843/35186| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Descrição matemática do transporte simultâneo de calor e massa no processo dinâmico de secagem de madeira de Pinus elliottii |
| Título(s) alternativo(s): | Mathematical description of simultaneous heat and mass transport in the dynamic wood drying process of Pinus elliottii |
| Autor(es): | Alisson Frank Canuto Brandão |
| primer Tutor: | Andréa Oliveira Souza da Costa |
| primer Co-tutor: | Esly Ferreira da Costa Junior |
| primer miembro del tribunal : | Viviane Santos Birchal |
| Segundo miembro del tribunal: | Gustavo Matheus de Almeida |
| Resumen: | De maneira geral, a secagem industrial de madeira é caracterizada por ser um processo que demanda grande investimento devido ao alto consumo energético e por exigir uma operação lenta. Seu controle operacional é complexo pois é fortemente baseado em parâmetros empíricos devido às características intrínsecas à madeira. Modelos computacionais para análise de processos de secagem permitem reproduzir e predizer, com certo grau de acurácia, a dinâmica dos fenômenos físicos relacionados a esses sistemas, o que representa uma base importante para as decisões operacionais e econômicas das empresas, podendo reduzir custos e riscos. Neste trabalho, o fenômeno de transferência simultânea de calor e massa durante o processo de secagem de madeira é analisado por meio da simulação computacional. O modelo matemático utilizado descreve o fenômeno como sendo intrinsecamente difusivo, porém considerando a influência das condições ambientais de secagem, como a temperatura e a umidade de equilíbrio da corrente de ar no interior da estufa. O modelo constituído de um sistema de equações algébrico-diferenciais descreve os balanços de calor e massa e a variação de propriedades termodinâmicas. Sua resolução é realizada através da implementação de um algoritmo que usa da integração das equações do sistema no tempo e o método de diferenças finitas para discretizar na direção espacial. A análise da transferência combinada de calor e massa (umidade) foi realizada para uma placa de madeira de Pinus eliottii submetida às condições típicas de uma secagem em estufa convectiva convencional. Os parâmetros termofísicos e operacionais utilizados no modelo, bem como suas correlações com as variáveis do sistema, foram obtidos da literatura. A validação foi realizada através da comparação com dados experimentais da literatura e sua avaliação mostra significativa similaridade, obtendo correlações lineares acima de 0,9. Foi estudado ainda o comportamento dos fenômenos de transporte de massa e energia com a admissão de diferentes cronogramas de secagem. Propriedades termodinâmicas foram empregadas na análise da eficiência do processo. Admissão de variações gradativas nas condições operacionais durante o processo de secagem resultou em efeitos positivos nos parâmetros de qualidade e eficiência do processo, aumentando a taxa de secagem e reduzindo a tendência à danos estruturais no material. |
| Abstract: | In general, industrial drying of wood is characterized by being a process that requires a large investment due to high energy consumption and by requiring a slow operation. Its operational control is complex because it is strongly based on empirical parameters due to the intrinsic characteristics of the wood. Computational models for drying process analysis that use and accurately calculate system-related clinical effect levels, which is an important basis for business analysis and economic savings using costs and risks. In this work, the phenomenon of simultaneous heat and mass transfer during the wood drying process is analyzed by computer simulation. The used mathematical model describes the phenomenon as intrinsically diffusive but considering the influence of environmental drying conditions, such as temperature and equilibrium temperature of the airflow inside the greenhouse. The model consisting of a system of algebraic-differential equations describes the heat balances and the variation of thermodynamic variations. Its resolution is performed by implementing an algorithm that uses the integration of timeless system equations and the finite difference method to discretize the spatial direction. An analysis of the combined heat and mass transfer (moisture) was studied for a Pinus elliottii wood slab subjected to conditions typical of conventional oven drying. The thermophysical and operational parameters used in the model, as well as their correlations with the system variables, were shown in the literature. Validation was performed by comparison with experimental data from the literature and its evaluation shows significant similarity, obtaining linear correlations above 0.9. The behavior of mass and energy transport phenomena with the admission of different drying schedules was also studied. Thermodynamic properties were employed in the process efficiency analysis. Admission of gradual variations in operating conditions during the drying process resulted in positive effects on the quality and efficiency parameters of the process, increasing the drying rate and reducing the tendency for structural damage to the material. |
| Asunto: | Engenharia química Diferenças finitas Madeira Secagem Simulação (Computadores) |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Institución: | UFMG |
| Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/35186 |
| Fecha del documento: | 11-feb-2020 |
| Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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