Tese

Transferência de calor e massa em materiais com forma complexa via método da análise concentrada. Estudo de caso: secagem de materiais cerâmicos

Drying is a thermodynamic process, in which there is simultaneous heat transfer and moisture removal of a porous material. Clay products exposed to drying without control may suffer cracks and deformations, reducing its quality post-drying. This work aims to study theoretical and experimental the dr...

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Autor principal: SILVA, Veralúcia Severina da
Grau: Tese
Idioma: por
Publicado em: Instituto Federal do Amapá 2021
Assuntos:
Geometria complexa
Produtos cerâmicos
CNPQ::ENGENHARIAS
Acesso em linha: http://repositorio.ifap.edu.br:8080/jspui/handle/prefix/275
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spelling oai:repositorio.ifap.edu.br:prefix-2752021-03-01T19:36:44Z Transferência de calor e massa em materiais com forma complexa via método da análise concentrada. Estudo de caso: secagem de materiais cerâmicos SILVA, Veralúcia Severina da LIMA, Antonio Gilson Barbosa de http://lattes.cnpq.br/4527387699298544 Geometria complexa Produtos cerâmicos CNPQ::ENGENHARIAS Drying is a thermodynamic process, in which there is simultaneous heat transfer and moisture removal of a porous material. Clay products exposed to drying without control may suffer cracks and deformations, reducing its quality post-drying. This work aims to study theoretical and experimental the drying of solids with complex shape. It was developed a mathematical model to describe heat and mass transfer during the drying process, using the global capacitance method of hollow bodies. The analytical solution of the governing equations was made using the variable separation method. It were realized experiments of chemical and thermo-hydric characterization of clay, and drying of hollow and non-conventional clay ceramic materials at different temperatures (60, 70, 80, 90 and 100ºC). Results of the chemical composition and granulometry, and mass loss and heating of ceramic parts are presented and analyzed. It was verified that the moisture loss process occurs at a lower velocity than the heating of the ceramic material, the temperature and body shape strongly affect heat and mass transport phenomena, drying at low temperature favors the reduction of the problems in the material post-drying and improvement in the final quality, and that Biot numbers of heat and mass transfer directly affect the time to the product to reach its equilibrium condition. Comparison between predicted and experimental moisture content and temperature permitted estimative of the convective heat and mass transfer coefficients at the surface of the material, with good precision. A secagem é um processo termodinâmico, em que há transferência simultânea de calor e a remoção da umidade de um material poroso. Os produtos argilosos quando expostos a uma secagem sem controle pode sofrer fissuras e deformações, reduzindo sua qualidade pós-secagem. Este trabalho tem como objetivo estudar teórico e experimentalmente a transferência de calor e massa em sólidos com forma complexa com, com ênfase a secagem de materiais cerâmicos argilosos. Neste trabalho desenvolveu-se um modelo matemático para descrever as trocas de calor e massa durante o processo de secagem, utilizando o método da capacitância global em corpos vazados. A solução analítica das equações governantes foi feita usando o método de separação de variáveis. Foram realizados experimentos de caracterização química e terrmo-hídrica da argila, e secagem de materiais cerâmicos argilosos vazados e com formas não-convencionais, em diferentes temperaturas (60, 70, 80, 90 e 100oC). Resultados da composição química e granulometria da argila, e cinéticos de perda de massa e aquecimento das peças cerâmicas são apresentados e analisados. Verificou-se que o processo de perda de umidade ocorre a uma velocidade mais baixa do que o aquecimento do material cerâmico, que a temperatura e forma do corpo afetam fortemente os fenômenos de transporte de calor e massa, que a secagem a baixa temperatura favorece a redução de problemas no material pós-secagem e melhoramento na qualidade final, e que os números de Biot de transferência de calor e de massa influenciam diretamente no tempo que o produto atinge sua condição de equilíbrio. A comparação entre o teor de umidade e temperatura preditos pelo modelo matemático proposto e os dados experimentais permitiu a estimativa dos coeficientes de transferência de massa e calor na superfície do material, com boa precisão. 2021-03-01T19:36:44Z 2021-03-01 2021-03-01T19:36:44Z 2016-12-01 Tese SILVA, Veralúcia Severina da. Transferência de calor e massa em materiais com forma complexa via método da análise concentrada. Estudo de caso: secagem de materiais cerâmicos. 2016. 199 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos)-Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, 2016. http://repositorio.ifap.edu.br:8080/jspui/handle/prefix/275 por Acesso Aberto Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ Instituto Federal do Amapá Brasil Pós-Graduação em Engenharia de Processos IFAP
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