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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
Engenharia Mecânica (24009016025P1)
Educação Presencial
Transporte de calor e massa na secagem de tijolos cerâmicos vazados
DANIEL OLIVEIRA AVELINO
DISSERTAÇÃO
19/11/2018

A secagem, processo termodinâmico o qual ocorre a redução de teor de umidade do sólido mediante fornecimento de energia, compreende uma das etapas mais importante para fabricação da peça cerâmica, tanto pela energia gasta, quanto pelos efeitos indesejáveis que possam surgir nessa fase. Na fabricação de tijolos cerâmicos, por exemplo, podem surgir danos estruturais como trincas, deformações e empenamentos que diminuem a qualidade do produto final, por isso a importância do seu estudo. Com o estudo das simulações computacionais capazes de prever o comportamento de variáveis como teor de umidade, temperatura e tensões no interior dos tijolos cerâmicos, é possível obter um processo de secagem mais rápido e otimizado, evitando desperdícios de matérias-primas e economia de combustíveis. Buscando melhorias para o processo de secagem de tijolos cerâmicos, este trabalho tem como objetivo principal estudar numericamente o transporte de calor e massa na secagem de tijolos cerâmicos vazados (oito furos), incluindo as tensões termo-hidro-mecânicas. Um modelo matemático tridimensional transiente é apresentado para predizer a transferência de massa e calor, baseado na teoria de difusão líquida, e para as tensões internas baseado na lei de Hooke generalizada. A sua solução numérica é obtida pelo método dos volumes finitos. Como resultados são apresentadas as cinéticas de secagem e aquecimento para temperaturas de 50oC, 70oC e 100oC, bem como, os gráficos de distribuição de umidade, temperatura e tensão internas para as mesmas condições. A partir dos resultados, verifica-se que os maiores gradientes de umidade, temperatura e tensões internas ocorrem nas superfícies externas e internas, principalmente nos vértices. Observa-se também que as tensões internas em todos os tempos e para todas as temperaturas analisadas são predominantemente de tração, muito em função da perda de umidade e retração volumétrica. Além disso, o modelo de difusão liquida se mostrou adequado para representar a secagem de tijolos cerâmicos vazados, utilizando-se os coeficientes de difusão mássica e de calor efetivos, que são da ordem de 10-9 a 10-11.

Cerâmica;Secagem;Tijolos Vazados;Tensões;Difusão Líquida.
Drying, thermodynamic process which occurs the reduction of moisture content of solid, through energy supply, comprises one of the most important steps for manufacturing the ceramic part, both by the spent energy and by the undesirable effects that may arise in that phase. In the manufacture of ceramic bricks, for example, structural damages such as cracks, deformations and warping can diminish the quality of the final product, therefore the importance of its study. With the study of computational simulations capable of predicting the behavior of variables such as moisture content, temperature and stresses inside the ceramic bricks, it is possible to obtain a faster and more efficient drying process, avoiding raw material wastage and fuel economy. The main objective of this work is to study the heat and mass transport in the drying of hollow ceramic bricks (eight holes), including thermo-hydro-mechanical stresses, in order to improve the drying process of ceramic bricks. A transient three-dimensional mathematical model is presented to predict the mass and heat transfer, based on the liquid diffusion theory, and for the internal stresses based on the generalized Hooke law, since its numerical solution is obtained by the finite volume method. As results, drying and heating kinetics are presented for temperatures of 50oC, 70oC and 100oC, as well as moisture content, temperature and internal stress distribution graphs for the same conditions. From the results, it is verified that the higher gradients of moisture content, temperature and internal stresses occur on the external and internal surfaces, especially at the vertices. It is also observed that the internal stresses at all times and for all the analyzed temperatures, are predominantly tension, much in function of the loss of moisture and volumetric retraction. In addition, the liquid diffusion model proved to be adequate to represent the drying of hollow ceramic bricks using the effective mass and heat diffusion coefficients, which are of the order of 10-9 to 10-11.
Ceramics;Drying;Hollow Bricks;Stress;Liquid Diffusion.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
O trabalho possui divulgação autorizada
DANIEL OLIVEIRA AVELINO 2018.pdf

Contexto

SISTEMAS TERMOMECÂNICOS
FENÔMENOS DE TRANSPORTE E ENERGIA
FENÔMENOS DE TRANSPORTE EM MATERIAIS HÍBRIDOS POROSOS: MODELAGEM, SIMULAÇÃO E EXPERIMENTAÇÃO

Banca Examinadora

ANTONIO GILSON BARBOSA DE LIMA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
WILMA SALES CAVALCANTI Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 8

Vínculo

CLT
Empresa Pública ou Estatal
Empresas
Não
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