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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
Engenharia Mecânica (24009016025P1)
Transferência de calor e massa em tijolos cerâmicos industriais via analise concentrada: estimativa de parâmetros do processo de secagem
ELISIANE SANTANA DE LIMA
DISSERTAÇÃO
29/10/2020

A secagem é processo termodinâmico onde ocorre a redução do teor de umidade do solido mediante fornecimento de energia. É uma das etapas mais importante para fabricação de um material cerâmico argiloso, que precisa de rigoroso controle, tanto pela energia gasta, quanto pelos danos estruturais que podem surgir nessa fase como trincas, deformações e empenamentos que diminuem a qualidade do produto final. Neste sentido, este trabalho objetiva estudar a secagem de sólidos porosos e com forma arbitraria usando o método da análise concentrada. Um modelo matemático fenomenológico avançado baseado numa análise concentrada e sua solução exata são apresentados para predizer as transferências de massa e calor em tijolos cerâmicos vazados industriais e estimar os coeficientes de transporte. Diferentes simulações foram realizadas para avaliar o efeito das condições do ar de secagem (temperatura, umidade relativa e velocidade) e a posição do tijolo com relação à direção do fluxo de ar (paralelo e perpendicular). Resultados transientes do teor de umidade e temperatura do tijolo, e dos coeficientes de transferência de calor e massa convectivos são apresentados, discutidos e comparados com dados experimentais, obtendo-se uma boa concordância. Verificou-se que, quanto maior a temperatura, menor a umidade relativa e maior a velocidade do ar de secagem, maiores são os coeficientes de transferência de calor e massa convectivos na superfície do tijolo, e mais rápido o produto perde umidade e eleva sua temperatura. Do estudo, foram propostas condições otimizadas de secagem do tijolo cerâmico industrial visando minimizar os defeitos no produto pós-secagem, aumentar sua qualidade para a etapa de queima, reduzir desperdícios de matéria-prima e economizar energia no processo.

Secagem;Materiais cerâmicos;Modelo concentrado;Analítico;Simulação.
Drying is a thermodynamic process in which the moisture content of the solid is reduced by supplying energy. It is one of the most important steps for the manufacture of a clay ceramic material, which needs strict control, both for the energy spent, as well as for the structural damages that can arise in this stage, such as cracks, deformations and warping that reduce the quality of the final product. In this sense, this work aims to study the drying of porous and arbitrarily shaped solids using the lumped analysis method. An advanced phenomenological mathematical model based on lumped analysis and its exact solution are presented to predict the mass and heat transfer in industrial hollow ceramic bricks and to estimate the transport coefficients. Different simulations were performed to evaluate the effect of drying air conditions (temperature, relative humidity and velocity) and the position of the brick in relation to the direction of the air flow (parallel and perpendicular). Transient results of the average moisture content and temperature of the brick, and the convective heat and mass transfer coefficients are presented, discussed and compared with experimental data, obtaining a good concordance. It was found that the higher the temperature, the lower the relative humidity and the higher the velocity of the drying air, the greater the convective heat and mass transfer coefficients on the brick surface, and the faster the product loses moisture and raises its temperature. From the study, optimized drying conditions for the industrial ceramic brick were proposed, in order to minimize defects in the post-drying product, increase its quality for the firing step, and reduce waste of raw material and save energy in the process.
Drying;Ceramic materials;Lumped model;Analytical;Simulation.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE
O trabalho possui divulgação autorizada
ELISIANE SANTANA DE LIMA 2020.pdf

Contexto

SISTEMAS TERMOMECÂNICOS
FENÔMENOS DE TRANSPORTE E ENERGIA
Desenvolvimento das Linhas de Pesquisas Associadas às Novas Tecnologias de Uso de Energias Renováveis e Desenvolvimento Sustentável

Banca Examinadora

ANTONIO GILSON BARBOSA DE LIMA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
VITAL ARAUJO BARBOSA DE OLIVEIRA Participante Externo
JOAO EVANGELISTA FRANCO DO CARMO Participante Externo
ANTONIO GILSON BARBOSA DE LIMA Docente - PERMANENTE

Vínculo

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Pesquisa
Sim
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