Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / Com o desenvolvimento de novas tecnologias nas áreas da bioengenharia, a ampliação dos conhecimentos voltados para novos materiais e novos processos tem sido bastante necessária. Para qualquer aplicação de determinado biomaterial, seja ele implantado ou t

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2005 / Inclui bibliografia / Apresenta-se neste trabalho uma formulação para o estudo da transferência de calor através de meios semitransparentes, tendo sido estudados dois casos de materiais: o vidro e o aerogel. Foram considerados os processos de condução e radiação acoplados para

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2008 / Bibliografia: f. 97-101 / O presente trabalho analisa experimental e numericamente a transferência conjugada de calor e de massa durante a secagem do resíduo da produção do extrato hidrossolúvel de soja (okara). O processo de secagem proposto neste trabalho consiste em submeter a / Abstract: The present work analyzes experimental and numerically the conjugated mass and heat transfer during the drying process of the residue obtained in the soy hidrosoluble extract production (okara). The drying process proposed in this work consists

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2006 / Inclui bibliografia / Análises energéticas de edificações são muito sensíveis ao coeficiente externo de troca de calor. Pesquisadores mostraram que, dependendo da escolha deste coeficiente, a estimativa da demanda de energia pode variar de 20% a 40%. O presente trabalho tem co / Building energy analysis are very sensitive to external convective heat transfer coefficients so that some researchers have performed some sensitivity analysis and shown that depending on the choice of convective heat transfer coefficient values, energy d

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2016-03-14T14:45:52Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1652517 bytes, checksum: 653f0e87ef78050c473dd9ce375ca367 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-14T14:45:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1652517 bytes, checksum: 653f0e87ef78050c473dd9ce375ca367 (MD5) Previous issue date: 2015-02-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Objetivou-se com este trabalho avaliar e modelar a variação das propriedades físicas do grão de café em diferentes condições de torrefação e desenvolver um modelo físico capaz de estimar o perfil de temperatura no interior do grão durante o processo, levando em conta tais variações. Foram utilizados grãos de café arábica com teor de água inicial de 0,129 kg a kgms-1, torrados em um torrador de queima de gás direto com cilindro rotativo a 45 rpm. Foram fixadas 5 temperaturas do ar no interior do cilindro (200, 220, 240, 260 e 280 oC). Os grãos foram torrados de forma unitária, sendo suspensos no centro do tambor por um termopar que registrava a temperatura a cada 5 s. A convecção e a radiação foram os tipos de transferência de calor que dominaram o processo. O teor de umidade e as propriedades físicas (volume, área superficial, massa específica) do grão foram determinadas a cada 20 s. Modelos empíricos foram ajustados para representar a variação das propriedades em função do teor de água. Observou-se que a expansão volumétrica é isotrópica em temperaturas de torra maiores de 220 °C. A massa específica variou linearmente com a umidade, apresentando uma maior queda para a temperatura de 280 °C. Para a predição da temperatura do grão foram realizados duas análises: inicialmente uma análise concentrada, considerando uma temperatura homogênea dentro do grão, depois foi feito uma análise tendo em conta as diferenças espaciais de temperatura no interior do grão. Desenvolveu-se um modelo dinâmico discretizado pelo método das diferenças finitas levando em conta o fluxo endotérmico (gerado pela evaporação da água do grão), o fluxo exotérmico (gerado pelas reações de pirólise depois de 150 °C) e o fluxo de calor proporcional ao coeficiente global de transferência de calor (h) envolvendo a convecção e a radiação. O modelo foi ajustado aos dados experimentais de temperatura do grão e calculou-se o coeficiente global de transferência para cada temperatura de processo. Os valores de h variaram entre 60 e 110 W/m-2 °C-1 para a análise concentrado e entre 70 e 160 W/m-2 °C-1 para a análise espacial. As temperaturas estimadas pelo modelo mostraram um bom ajuste com os dados experimentais constituindo assim uma ferramenta complementar para o controle do processo em tempo real e para avaliar a influência das variáveis do processo na qualidade final do produto. / The aim of this study was to evaluate and model the variations of the physical properties of coffee bean in different roasting conditions and develop a physical model to estimate the temperature profile inside the grain during the process taking into account such variations. Arabica coffee beans with initial water content of 0.129 kg a kgms-1, were roasted in a drum roaster with direct gas burning at 45 rpm. Five temperatures were set to air inside the drum (200, 220, 240, 260 and 280 °C). Each grain was roasted as a unit, being suspended in the drum center by a thermocouple wich recorded the temperature every 5 seconds. Convection and radiation were the heat transfer mechanisms that dominated the process. The moisture content and the physical properties (volume, surface area, bulk density) of grain were measured every 20 s. Empirical models were adjusted to represent the variation of properties depending on the water content. It was observed that the volumetric expansion of the grain is isotropic at temperatures greater than 220 °C. Density varied linearly with moisture, with a further fall at temperature of 280 °C. For predicting the grain temperature two analyzes were conducted: initially a lumped analysis, considering a homogeneous temperature within the grain, after, an analysis was made taking into account the spatial distribution of temperature inside the grain. A dynamic model discretized by the finite differences method was develop taking into account the endothermic stream (generated by water evaporation), exothermic flux (generated by pyrolysis reactions after 150 °C) and the overall heat flow involving convection and radiation. The model was fitted to the experimental data of grain temperature. Then, the overall heat transfer coefficient for each process temperature was calculated. The h values ranged between 60 and 110 W/m2°C-1 for lumped analysis and between 70 and 160 W/m2°C-1 for spatial analysis. Temperatures estimated by the model showed a good fit with the experimental data thus constituting a complementary tool for the real-time control process and to evaluate the influence of process variables on the product quality.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2002-12-19Bitstream added on 2014-06-13T19:32:43Z : No. of bitstreams: 1 ferrari_pr_me_rcla.pdf: 475478 bytes, checksum: 988b82c4b0d86391822af94333d12689 (MD5) / O descarte de resíduos industriais constitui-se num problema para os agentes produtores e para a sociedade. O volume de resíduo produzido é bastante grande e, normalmente, são poluidores ambientais. Pesquisadores afirmam que a determinação das propriedades térmicas de um solo e do resíduo, pode colaborar na decisão de incorporar este ao solo, visando melhorar sua capacidade de difundir a energia necessária ao processo de crescimento das plantas. O presente trabalho foi desenvolvido com o propósito de obter a medida da difusividade térmica de um solo incorporado um resíduo industrial de silicato, em várias proporções. O método utilizado foi aquele proposto por CLIVATI (1991), adaptado para as condições da pesquisa. A partir dos valores obtidos para a temperatura com o tempo, as difusividades térmicas das amostras foram determinadas, comparadas entre si e com a literatura. Dos resultados concluiu-se que amostras de solo com resíduo incorporado na proporção de 10%, em massa, apresentaram valores de difusividade térmica muito próximos daqueles obtidos para o solo. Tais resultados indicam a possibilidade de se descartar esse resíduo no solo, em condições semelhantes àquelas propostas neste trabalho. / The dump of industrial residue, constitutes a problem for the agents that produce them and for the society. The amount of residue produced is quite voluminous and they are generally environment polluters. Researchers state that the determination of the thermal properties of the soil and of the residue can cooperate in the decision to the incorporate the residue into the soil, thus improving its capacity to diffuse the necessary energy for the growth process of the plants. This work has been developed with the purpose of determining the value of the thermal diffusivity of a soil in which an industrial residue of silicate was incorporated in various proportions. The method used was the one proposed by CLIVATI (1991) and adequate for the actual conditions. From the values obtained for the temperature in time function, the thermal diffusivities of the samples were determined, compared among themselves and with the current literature. The obtained results allow us to conclude that the soil samples with the residue incorporated at the proportion of 10% in weight, presented values of thermal diffusivities very close to those obtained from the barren soil. These results point out for the possibility of dumping this residue into the soil, in the conditions closed to those proposed in this work.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004-12-17Bitstream added on 2014-06-13T20:42:04Z : No. of bitstreams: 1 gumerato_hf_dr_botfca.pdf: 735190 bytes, checksum: f1454b535f3ff650b6cf9e96b355f222 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Foi estudado processo de transferência de calor transiente por agitação intermitente em embalagens, visando a conservação de alimentos por tratamento térmico com processo mais econômico e que mantivesse a qualidade de alimentícios. Objetivou-se o desenvolvimento de um processo baseado em agitação intermitente de embalagens para aplicação em pasteurização ou esterilização. O estudo da transferência de calor transiente em sistema com movimento linear alternado foi realizado em embalagens metálicas, em 4 meios simulantes de diferentes viscosidades e massas específicas: 3 óleos orgânicos e água. Foram combinados efeitos de 5 tratamentos, sendo: meio simulante (4 níveis), espaços livres (3 níveis), freqüência de agitação (4 níveis), amplitude de agitação (2 níveis) e posições das latas (4 níveis). Os ensaios de aquecimento e resfriamento foram feitos em tanque com água a temperatura de 98°C e 17 a 20°C, respectivamente. Com os dados de penetração de calor em cada experimento foram calculados os parâmetros de penetração de calor fh, jh, fc e jc. Os resultados foram modelados utilizando-se grupos de números adimensionais e foram expressos em Nusselt, Prandtl, Reynolds e... / Transient heat transfer was studied by intermittent shake in cans with linear system, in order to preserve food by heat thermally processed, applying process more economic, and keeping high food quality. The objective was developing a process based on intermittent shake in cans to applying in pasteurisation or sterilisation process. Heat transfer was carried out in metallic cans filled four different simulate medium: water, Neutral oil 150 and 500 and Bright stock oil. It was arranged five treatments: simulate media (4 levels), head space (3 levels), agitation frequency (4 levels), length of agitation (2 levels) and cans positions (4 levels). The tests were carried out in hot water tank at temperature 98°C and cool at 17~20°C. Heat transfer parameters (fh, jh, fc and jc) for each test was calculated. Results were expressed applying dimensionless numbers equations for heat and cool. Data were computed pplying dimensionless numbers and were assign as Nusselt, Prandtl, Reynolds and trigonometric functions. Results obtained from linear shake system were compared with end-over-end agitation, and shake linear system showed more efficient. Shake linear system can be applied in pasteurisation or static retorts with simple internal structure fits...(Complete abstract, click electronic access below)

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 623.pdf: 1119771 bytes, checksum: 03ec886c5b7c1e6b64f80f767a197553 (MD5) Previous issue date: 2005-03-28 / Financiadora de Estudos e Projetos / The importance of the airlift bioreactor has grown in the biotechnology field by aspects as high oxygen transfer, with power input low. In this work were study the conditions heat and mass transfer, as well as the condenser efficiency in the water retention, of an airlift bench bioreactor of internal circulation of useful capacity 6 L. Such bioreactor is endowed with hollow draft tube working as a heat charger for temperature control and of aspersor type crosspiece for aspersion of air. Values of the heat transfer global coefficient (U) were certain in different operation conditions starting from applied energy balance in the system after the same to reach the steady state. Values of U varied in the range from 300 to 700 W.m-2.°C-1, showing that the device of thermal change proposed was efficient to heat removal. The results were correlated with the water flow inside the draft tube and with the feeding air flow in the bioreactor. After this stage, it was evaluated water drags of the bioreactor system plus condenser in different conditions of air flow and temperatures in the bioreactor and in the condenser. The condenser was shown efficient in the water retention, obtaining efficiency superior values to 80%, but it didn't solve the problem of water loss by water drag for the high air flows in that the airlift bioreactor is operated. The variable air flow was the variable that influenced more significantly water drags. The transfer oxygen was evaluated through the oxygen transfer volumetric coefficient (kLa). For comparison, kLa values were obtained in the airlift bioreactor operated in a range of specific feeding air flow from 1 to 5 vvm and in conventional bioreactor of 4 L, in different agitation conditions (600, 800 and 1000 rpm) and aeration (0,5 and 1,0 vvm). Two methods for kLa determination were employees, the sulfite method and the dynamic method considering the delay of the electrode answer. This last one that generated results between 2 and 6 times inferior, depending of bioreactor type, because it evaluates the kLa in coalescent media, similar to most of the media fermentation. Finally, to validate the use of the system as bioreactor, cultivations with Streptomyces clavuligerus seeking to the production of clavulanic acid, a potent inhibitor of β-lactamase, enzyme producted by patogenics microorganism that broke β-lactamic rings of antibiotics. Four cultivations were accomplished, two in airlift bioreactor and two in bioreactor conventional (Bioflo III) in two different conditions of oxygen transfer (kLa) and the results were compared in terms of clavulanic acid production. The maximum clavulanic acid concentrations obtained in the cultivations in airlift bioreactor were superior those obtained in conventional bioreactor, with minors consistence index (K), showing larger shear rate in the airlift bioreactors in the same conditions of transfer oxygen. In global terms, the obtained results suggest that bioreactor as the most appropriate for this cultivation type, justified for the appropriate heat and mass transfers formed an alliance with the smallest energy consumption. / A importância do biorreator airlift tem crescido no campo da biotecnologia por aspectos como a sua alta transferência de oxigênio, obtida através de consumo de potência. No presente trabalho foram avaliadas as condições de transferência de calor e massa, bem como a eficiência do condensador na retenção de água, de um biorreator airlift de circulação interna, onde o ar é injetado pelo centro do tubo interno, de bancada de 6 L de capacidade útil. Tal biorreator é dotado de tubo interno ( draft tube ) oco funcionando como um trocador de calor para controle de temperatura e de aspersor tipo cruzeta para aspersão de ar. Valores do coeficiente global de transferência de calor (U) foram determinados em diferentes condições de operação a partir de balanço de energia aplicado no sistema após o mesmo atingir o estado estacionário. Valores de U variaram na faixa de 300 a 700 W.m-2.°C-1, mostrando que o dispositivo de troca térmica proposto foi eficiente na remoção de calor.Os resultados foram correlacionados com a vazão de água no interior do tubo interno e com a vazão de alimentação de ar no biorreator. Após esta etapa, avaliou-se o arraste de água do sistema biorreator mais condensador em diferentes condições de vazão de ar e de temperaturas no biorreator e no condensador. O condensador mostrou-se eficiente na retenção de água, obtendo valores de eficiência superiores a 80%, mas não solucionou por completo o problema de perda de água do sistema por arraste pelos altos fluxos de ar em que se opera o biorreator airlift. A variável vazão de ar foi a variável que influenciou mais significativamente o arraste de água. A transferência de oxigênio foi avaliada através do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (kLa). Para efeito de comparação, valores de kLa foram obtidos no biorreator airlift operado numa faixa de vazão específica de alimentação de ar de 1 a 5 vvm e em biorreator convencional de 4 L, em diferentes condições de agitação (600, 800 e 1000 rpm) e aeração (0,5 e 1,0 vvm). Dois métodos para determinação do kLa foram empregados, o método do sulfito e o método dinâmico considerando o atraso da resposta do eletrodo. Este último que gerou resultados entre 2 e 6 vezes inferiores, dependendo do tipo do biorreator, pois avalia o kLa em meios coalescentes, similares à maioria dos caldos de fermentação. Por fim, para validar a utilização do sistema como biorreator, foram realizados cultivos com Streptomyces clavuligerus visando à produção de ácido clavulânico, um potente inibidor de β-lactamases, enzimas produzidas por microrganismos patogênicos que clivam o anel dos antibióticos β-lactâmicos. Foram realizados quatro cultivos, dois em biorreator airlift e dois em biorreator convencional (Bioflo III) em duas diferentes condições de transferência de oxigênio (kLa) e os resultados foram comparados em termos de produção do ácido clavulânico. As concentrações máximas de ácido clavulânico obtidas nos cultivos em biorreator airlift foram superiores àquelas obtidas em biorreator tipo tanque agitado e aerado, com menores índices de consistência (K), mostrando maior cisalhamento nos biorreatores airlift nas mesmas condições de transferência de oxigênio. Em termos globais, os resultados obtidos sugerem esse biorreator como o mais adequado para este tipo de cultivo, justificado pelas adequadas transferências de calor e massa aliadas ao menor consumo de energia.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3516.pdf: 1760972 bytes, checksum: 4d0f2531bdae61efc9d1492d1c35c56c (MD5) Previous issue date: 2011-03-03 / Universidade Federal de Sao Carlos / In this present work, an experimental study about simultaneous heat and mass transfer phenomena was carried out during the drying process of citric solid waste in a direct-heat contact semi-pilot rotary dryer, operating with continuous feed of solids. The drying experiments consisted of obtaining humidity and temperature data as function of time for the solid and gaseous phases, evaluating the influence of the operational variables of the process. The material characterization was studied in relation to the apparent and real specific masses, porosity, specific heat and hygroscopicity. The last one was determined by thermodynamic equilibrium conditions and by the thin-layer drying kinetics of the solid waste in a fixed bed dryer. In parallel, a two-phase mathematical model of lumped parameters was developed based on macroscopic balances of mass and energy for the solid and for the drying air. The differential algebraic system was solved numerically using a computer routine developed in MatLab®, where the drying process was simulated taking into consideration the particle residence time distribution inside the dryer. The comparison between the predicted and observed results showed that the model needs some improvement, but permits a preliminary qualitative analysis of the drying process. / No presente trabalho, os fenômenos de transferência de calor e massa existentes no processo de secagem de resíduos cítricos foram estudados experimentalmente em um secador rotativo semi-piloto de contato direto e fluxos concorrentes, operando com alimentação contínua de sólidos. Os experimentos de secagem consistiram na obtenção de dados de umidade e temperatura em função do tempo para as fases sólida e fluida, avaliando a influência das principais variáveis operacionais de processo. A caracterização do material foi estudada em relação às massas específicas aparente e real, porosidade, calor específico e grau higroscópico. Este último, determinado através de condições de equilíbrio termodinâmico e pela cinética de secagem do resíduo em secador de leito fixo e camada delgada. Paralelamente, foi desenvolvido um modelo matemático dinâmico de parâmetros concentrados a duas fases, baseado em balanços macroscópicos de massa e energia para o sólido e para o ar de secagem. O sistema algébrico-diferencial foi resolvido numericamente por uma rotina computacional desenvolvida em linguagem MatLab®, onde o processo de secagem era simulado considerando a distribuição de tempos de residência das partículas no interior do secador. A comparação entre resultados preditos e observados mostrou que o modelo matemático proposto necessita de aprimoramento, mas permite uma análise preliminar qualitativa da operação de secagem.

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:17Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-22Bitstream added on 2015-01-26T13:30:46Z : No. of bitstreams: 1 000802105.pdf: 1474854 bytes, checksum: c1c76dff611e2295ed771556f06da3a8 (MD5) / Este trabalho apresenta o estudo e uma modelagem simplificada de um trocador de calor compacto por mudança de fase para equipamentos eletrônicos, através de técnicas experimentais e simulações numéricas. Tal trocador, possuindo características de espalhamento de calor muito eficientes começa a ser cada vez mais aplicado na indústria eletrônica uma vez que os componentes eletrônicos estão se tornando menores e com alta dissipação de calor. Esta situação faz com que o projeto térmico e simulações numéricas se mostrem cada vez mais importantes no desenvolvimento de um equipamento eletrônico e vem suprir a carência de modelos do trocador que sejam facilmente aplicáveis em softwares comerciais. Neste trabalho também é analisado o comportamento do trocador ao utilizar a fonte de calor em posições diversas não somente na região central, região onde a fonte é comumente localizada nos casos da literatura / This paper presents the study and one simplified modeling of a compact heat exchanger by phase change for electronic equipment, by experimental techniques and numerical simulations. This exchanger with very efficient characteristics of scattering heat, begins to be increasingly used in the electronics industry, since the electronics are becoming smaller and with high heat dissipation. This makes the thermal design and numerical simulations be increasingly important in the development of electronic equipment and come supply the scarcity of the exchanger models which are easily applicable in commercial software. In this paper we also will analyze the behavior of the exchanger in the using of the heat source in various positions not only in the central region where the heat source is usually located in the literature