Análise energética e exergética da secagem de milho em secador cilíndrico com fluxo vertical de ar utilizando o método dos volumes finitos
| dc.contributor.advisor | Souza, José Leôncio Fonseca de | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/0976210016960340 | |
| dc.contributor.author | Azalim Júnior, Fernando | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/6921184989623033 | |
| dc.contributor.referee1 | Souza, José Leôncio Fonseca de | |
| dc.contributor.referee2 | Ferreira, André Guimarães | |
| dc.contributor.referee3 | Amantéa, Rafael Pinheiro | |
| dc.date.accessioned | 2023-06-07T17:04:25Z | |
| dc.date.available | 2023-06-07T17:04:25Z | |
| dc.date.issued | 2022-07-05 | |
| dc.description.abstract | A secagem de grãos é um processo térmico para remoção de umidade de produtos agrícolas a fim de preservar a qualidade. Porém, este processo possui um alto gasto energético, que varia de 10 a 25% do uso nacional da energia a cada ano. Logo, são relevantes os estudos referentes a secagem, a fim de se conseguir o uso mais eficiente dos recursos energéticos. O presente trabalho realizou o estudo de um modelo matemático de secagem de grãos de milho em leito fixo. O modelo matemático utilizado foi baseado na literatura consultada e os resultados numéricos foram resolvidos através do Método dos Volumes Finitos com o software ANSYS Fluent, e com a ferramenta User-Defined Function (UDF). Os dados experimentais foram obtidos do trabalho de Dias (2019) que realizou 6 experimentos utilizando as temperaturas 40, 50 e 60°C e as velocidades 0,8 e 1,3 m.s-1 para o ar de secagem em um secador cilíndrico com 130mm de diâmetro e 200mm de altura. Os dados experimentais da literatura foram confrontados com os resultados numéricos para validação do modelo matemático de secagem de grãos em leito fixo. A validação do modelo matemático considerou 3 parâmetros estatísticos: o coeficiente de determinação (𝑅2), a raiz do erro quadrático médio (𝑅𝑀𝑆𝐸) e o percentual BIAS (𝑃𝐵𝐼𝐴𝑆) e a variável utilizada foi o teor de umidade. Os valores medidos para os 6 experimentos apresentaram concordância com os valores simulados para o modelo bidimensional, com o valor de 𝑅2 variando entre 0,9978 e 0,9997 e os valores de 𝑅𝑀𝑆𝐸 e 𝑃𝐵𝐼𝐴𝑆, sendo próximos de zero. Três novas equações de propriedades do milho vindas da literatura foram adicionadas ao modelo matemático em substituições as equações antigas. Ao realizar a validação utilizando os três parâmetros estatísticos descritos anteriormente, concluiu-se que essas equações podem ser utilizadas no modelo matemático. O modelo tridimensional também foi capaz de prever o comportamento da secagem e os valores foram próximos do modelo bidimensional. Por fim, foi realizada uma análise energética e exergética dos 6 experimentos de secagem, onde o experimento, com temperatura de entrada igual a 40°C e velocidade igual a 0,8 m.s-1, obteve a maior média de eficiência energética, sendo igual a 17,50% e o experimento com temperatura de entrada de 60°C e velocidade de 0,8 m.s-1, obteve a maior média de eficiência exergética, sendo igual a 2,47%. | |
| dc.description.abstractother | Grain drying is a thermal process for removing moisture from agricultural products in order to preserve quality. However, this process has a high energy expenditure, which varies from 10 to 25% of the national energy use each year. Therefore, studies related to drying are relevant in order to use energy resources more efficiently. Present work carried out the study a mathematical model for drying corn grains in a fixed bed. Mathematical model used was based on literature and the numerical results were solved using the Finite Volume Method with software ANSYS Fluent, and with tool User-Defined Function (UDF). The validation of the mathematical model considered 3 statistical parameters: the coefficient of determination (𝑅2), the root mean square error (𝑅𝑀𝑆𝐸) and the Bias percentage (𝑃𝐵𝐼𝐴𝑆) and the variable used was the moisture content. The values measured for the 6 experiments showed excellent agreement with the values simulated for the two-dimensional model, with the value of 𝑅2 varying between 0.9978 and 0.9997 and the values of 𝑅𝑀𝑆𝐸 and 𝑃𝐵𝐼𝐴𝑆 being close to zero. Three new equations of corn properties from the literature were added to the mathematical model in substitutions of the old equations, when carrying out the validation using the three statistical parameters described above, it was concluded that these equations can be used in the mathematical model. The three-dimensional model was also able to predict the drying behavior, and the values were close to the two-dimensional model. Finally, an energetic and exergetic analysis of the drying experiments was carried out, where the experiment, with a temperature equal to 40°C and a velocity equal to 0.8 m.s-1, obtained the highest average of energy efficiency, being equal to 17.50% and the experiment with inlet temperature of 60°C and velocity of 0.8 m.s-1, the highest average of exergetic efficiency, being equal to 2.47%. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/235 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | CEFET-MG | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.subject | Milho - Secagem | |
| dc.subject | Método de volumes finitos | |
| dc.subject | Fluidodinâmica computacional | |
| dc.subject | Energia - Análise | |
| dc.title | Análise energética e exergética da secagem de milho em secador cilíndrico com fluxo vertical de ar utilizando o método dos volumes finitos | |
| dc.type | Dissertação | |
| dspace.entity.type |
Arquivos
Pacote Original
1 - 1 de 1
Carregando...
- Nome:
- Analise energetica e exergetica da secagem de milho em secador cilindrico com fluxo vertical de ar utilizando o metodo dos volumes finitos_Dissertacao.pdf
- Tamanho:
- 1.9 MB
- Formato:
- Adobe Portable Document Format