Made available in DSpace on 2015-03-03T11:52:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-07-25Bitstream added on 2015-03-03T12:07:25Z : No. of bitstreams: 1 000806426.pdf: 1586940 bytes, checksum: bec5d3b671da69ab305d6d64214561f3 (MD5) / A retificação é um processo de acabamento, sendo normalmente o último processo da sequência de fabricação. Assim, qualquer benefício obtido na retificação é de grande valor para todo o processo de fabricação. Danos térmicos são uma das principais limitações do processo de retificação, por isso, é importante compreender os fatores que afetam a temperatura de retificação. o desempenho da técnica de lubri-refrigeração otimizada foi investigada e comparada com a técnica de lubri-refrigeração convencional para estimar o fluxo do calor dissipado para a peça de trabalho e assim verificar o máximo aumento da temperatura superficial da zona de contato entre o rebolo convencional de Al2O3 e a peça de aço ABNT 1020, levando-se em conta variáveis tais como a distribuição total de fluxo de calor e como ele é modelado (retangular ou triangular), as características térmicas da peça de trabalho e assim por diante. O problema direto foi solucionado a partir da equação de difusão de calor associado ao problema de condução de calor bidimensional em regime transiente utilizando-se do Método de Volumes Finitos para a sua discretização. Para a solução do problema inverso em transferência de calor fez-se o uso das temperaturas medidas experimentalmente para estimar o fluxo de calor na interface entre o rebolo e a superfície da peça (função objetivo). Foi aplicada a técnica inversa da Seção Áurea para a estimativa do fluxo de calor. Quando comparada à técnica do método convencional de aplicação de fluido, o fluxo de calor conduzido para a peça de trabalho foi reduzido em 84,0% nos ensaios realizados com profundidade de corte de 30um, em 74% nos ensaios com 45um e em 62,2% nos ensaios mais severos de 60um, demonstrando de forma clara e aplicabilidade do método otimizado de aplicação de fluido. O método otimizado foi efetivo na redução das temperaturas superficiais das regiões afastadas da região... / Grinding is a finishing process, usually being the last sequence of the manufacturing process. Thus, any benefit obtained in the grinding is of great value to the entire manufacturing process. Thermal damage is one of the main limitations of the grinding process, so it is important to understand the factors that affect the temperature rectification. The technial performance of optimized lubrification and cooling was investigated and compared with the conventional lubrification and cooling technique to estimate the flow of heat dissipated into the workpiece and thus to check the increase in the maximum surface temperature in the contact zone between the conventional grinding wheel Al2O3 and the piece of AISI 1020, taking into account variables such as the total distribution of heat flow and how it is modeled (rectangular or triangular), the thermal characteristics of the workpiece, the geometry of the grinding wheel/workpiece interface and so on. The direct problem was solved from the heat diffusion equation associated with the problem of two-dimensional heat conduction in transient regime utilizing the finite volume method for its discretization. For the solution of the inverse problem of theat transfer the experimentally measured temperatures was used to estimate the heat flux at the interface between the grinding wheel and workpiece surface (objective function). The inverse technique of Golden Section was applied to estimate heat flow. When compared to the conventional technique of method of application fluid, the heat flow conducted to the workpiece was reduced by 84,0% in the tests performed with cutting depth of 30um, at 74,0%in the tests with 45 um and 62,2% in the tests practices of 60 um, clearly demonstrating the applicability of the optimized method of fluid application. The optimized method was effective in reducing the surface temperature of the remotest regions in the cutting region indicating that the front and back cooling...

Orientador : Profª. Drª. Liliana Madalena Gramani / Co-orientador : Prof. Dr. Eloy Kaviski / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 04/05/2016 / Inclui referências : f. 114-119 / Área de concentração : Programação matemática / Resumo: Barragens de concreto respondem a diversos tipos de carregamentos, sejam eles provenientes da força da gravidade, pressão hidrostática da água ou variação térmica sazonal. Dentre estes, diversos trabalhos presentes na literatura destacam a importância de se avaliar os efeitos da temperatura no desempenho estrutural de barragens. Altos índices de variação de temperatura podem afetar o desempenho, resistência e durabilidade das estruturas, de modo que a correta avaliação do campo de temperaturas é essencial para que uma futura análise e determinação das tensões de origem térmica possa ser realizada. Através de um estudo de caso na Barragem da Usina Hidrelétrica de Itaipu (UHI), é proposto um esquema numérico via elementos finitos para calibrar e validar os parâmetros térmicos do concreto (condutividade térmica, calor e massa específica) de um bloco de contraforte quando este está sujeito à variação térmica sazonal. Devido ao advento das aplicações do Cálculo Fracionário (que se trata de uma abordagem generalizada do Cálculo Tradicional, onde derivadas e integrais sucessivas podem ser de ordem não inteira) esta tese traz como inovação a modelagem térmica em barragem de contrafortes através de Equações Diferenciais Fracionárias. As soluções de um modelo via Cálculo Tradicional e via Cálculo Fracionário foram analisadas comparativamente aos dados observados por meio do MAPE (Erro Percentual Absoluto Médio). Para o caso da barragem da UHI, com geometria, condições de contorno e propriedades do concreto bem definidas, o modelo térmico fracionário apresentou um resultado mais próximo à realidade do bloco em estudo ao verificar que o maior MAPE nos pontos de prova foi de 3.23%. O objetivo assim é instigar futuras aplicações do Cálculo Fracionário no âmbito de barragens. Palavras-chaves: Modelagem Térmica. ANSYS. Equação do Calor Fracionária. Métodos Aproximados. / Abstract: Concrete dams respond to various types of loads, whether from the force of gravity, hydrostatic water pressure or seasonal thermal variation. Among these, several studies in the literature highlight the importance of evaluating the effects of temperature on the structural performance of dams. High temperature change rates may affect the performance, strength and durability of the structures, so that the correct evaluation of the temperature field is essential for future analysis and determination of the thermal stress can be performed. Through a case study in Itaipu Hydroelectric Power Plant dam (UHI), a numerical scheme is proposed via finite element to calibrate and validate the thermal parameters of concrete (thermal conductivity, heat and density) of a buttress block when this it is subject to seasonal thermal variation. Due to the advent of applications of Fractional Calculus (which is a generalized approach to the traditional calculation, where derivatives and successive integrals can be no integer order) this thesis brings as innovation thermal modeling in buttresses dam through Fractional Differential Equations. The solutions of a model via traditional calculation and via Fractional Calculus were analyzed in comparison to the observed data through MAPE (Mean Absolute Percent Error). In the case of UHI dam, with geometry, boundary conditions and concrete properties well defined, the fractional thermal model presented closer to reality block in study results to check the biggest MAPE in test points was 3.23%. The purpose is to instigate so future applications of fractional calculus under dams. Key-words: Thermal Modeling. ANSYS. Fractional Heat Equation. Approximate methods

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2215.pdf: 3549585 bytes, checksum: 065c0036a5968d4cf6c4c79a442ddd3a (MD5) Previous issue date: 2008-12-05 / Drying operation is an important stage of the processing that precedes the storage of seeds, since that with low moisture contents, these can retain their power of germination and other qualities for long periods. The objective of this work was to perform a study of drying of grass seeds (Brachiaria brizantha) in a batch fluidized bed, in order to evaluate the performance of the dryer in a physiological and phenomenological point of view. Fluid dynamics, heat transfer and drying tests were accomplished in order to verify the operational limitations of the equipment, as well as determining the main characteristic experimental parameters of the seeds (such as minimum fluidization velocity and transfer coefficients). Moreover, two types of models were tested (three-phase and two-phase models) with the purpose of comparing the feasibility of its applications. Sensitivity analyses were carried out on the main parameters and properties of the models aiming to discuss their strengths and weaknesses. Besides, experimental comparisons of the drying process in the equipment operating as fixed bed and fluidized bed were made. Among the main results, it was found that the simplified two-phase model provided better predictions of the drying experiments in fluidized bed, specially the temperature of the bed, than the three-phase model, which takes into account the existence of the solid, interstitial gas and bubble gas phases. By applying the hypothesis test of equality between the experimental and simulated variables, it was found a P-value equal to 0,829 for the simplified model Tm variable, better than the three-phase model corresponding variables. The adopted drying kinetics represented well the process, which presented a correlation coefficient of 0,975 between the predicted and experimental data. / A operação de secagem é uma etapa importante do processamento que antecede o armazenamento de sementes, uma vez que com baixos teores de umidade, estas podem reter seu poder de germinação e outras qualidades por longos períodos. O objetivo deste trabalho foi realizar um estudo da secagem em leito fluidizado em batelada, de sementes de gramíneas (Brachiaria brizantha), a fim de se avaliar o desempenho do secador do ponto de vista fisiológico e fenomenológico. Ensaios de fluidodinâmica, de transferência de calor e de secagem foram realizados a fim de se verificar as limitações operacionais do equipamento, assim como determinar os principais parâmetros experimentais característicos das sementes (tais como velocidade de mínima fluidização e coeficientes de transferência). Ademais, dois tipos de modelos foram testados (três fases e duas fases) de modo a comparar a viabilidade de seus empregos. Foram realizadas análises de sensibilidade nos principais parâmetros e propriedades dos modelos objetivando discutir os pontos fortes e fracos dos mesmos. Também se fez comparações experimentais da secagem no equipamento operando como leito fixo e fluidizado. Dentre os principais resultados, verificou-se que o modelo simplificado a duas fases proporcionou melhores predições dos experimentos de secagem em leito fluidizado, sobretudo a temperatura do leito, do que o modelo a três fases, que leva em conta a existência das fases sólida, gás intersticial e gás bolha. Pela aplicação do teste de hipótese de igualdade entre as variáveis experimentais e simuladas, encontrou-se um Valor P igual a 0,829 para a variável Tm do modelo simplificado, maior do que das variáveis correspondentes do modelo a três fases. A cinética de secagem adotada representou bem o processo, que apresentou um coeficiente de correlação de 0,975 entre os dados experimentais e os preditos.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseCPN.pdf: 1947104 bytes, checksum: 83f6be7e33c74b245d8130de2b6102df (MD5) Previous issue date: 2004-03-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / Pneumatic dryers are widely applied in industry, mainly because the transport of particulate material can be performed simultaneously with heating and drying operations. However, the design of such equipment is still based on empirical knowledge and fundamental researches on drying still need further development because few experimental works in literature focus simultaneously the momentum, heat and mass transfer mechanisms involved during a drying process. Therefore, the purpose of this work is to analyze the fluid dynamic and thermal behavior in a vertical pneumatic bed by carrying out experimental investigation and analyzing the variables and parameters involved in the process through correlations available in literature and mathematical models, aiming to contribute for a better understanding of the drying phenomena. In the tests was employed a drying bed made of galvanized iron with diameter of 53.4mm, length of 4.1m. The solids are fed into the tube by a gravitational feeder. The experimental data were obtained for two materials: glass spheres (flat surface and non porous structures) and alumina particles (wrinkled surface and porous structures), both with mean diameter of 3.68mm. From experimental results, it was possible to check the operational behavior of the solids feeder, to estimate the fluid-wall attrition coefficient and to identify the flow regimes by locating the dilute and dense phase regions in curves of pressure gradient versus air velocity. The thermal analysis was accomplished by measuring gas and solids temperature profiles and also by solving the energy balances applied to solid and fluid phases. Therefore, it was possible to compare the experimental and theoretical profiles of gas and solids temperatures and also to determine the gas-solid heat transfer coefficient under different conditions of solid flow rates and air velocity. A comparison between the heat transfer coefficient and pressure drop versus air velocity curves shows that the gas-solid heat transfer coefficients are higher in the transition between the dense and dilute regimes. Concerning the investigation of drying in pneumatic beds, it was observed that it is very difficult to measure precisely the local values of gas and solid moistures and the solids temperature, mainly at dilute flow conditions. Through the simulation of one-dimensional mathematical models from Rocha (1988) and Pelegrina and Crapiste (2001) it was verified that the theoretical profiles of gas and solids temperature and moisture are strongly dependent on the correlations used for estimation of heat transfer coefficients. It can be concluded that further studies on the drying in pneumatic beds require the improvement of experimental techniques and the development of new methodologies aiming the validation of models. / Os secadores pneumáticos são muito utilizados na indústria, uma vez que durante a operação podem ocorrer simultaneamente o transporte, o aquecimento e a secagem de material particulado. Entretanto, os projetos para este tipo de equipamento ainda são baseados em conhecimentos empíricos e as pesquisas fundamentais não têm tido progressos significativos devido à escassez de trabalhos experimentais que analisem os mecanismos de transferência de quantidade de movimento, calor e massa envolvidos durante o processo de secagem. Desta forma, o objetivo desse trabalho é analisar o comportamento fluidodinâmico e térmico de um leito de transporte pneumático e contribuir com a determinação experimental ou via correlações disponíveis na literatura das variáveis e parâmetros envolvidos no processo, para posterior conclusão do estudo da secagem e da análise da modelagem matemática. O leito de secagem utilizado apresenta uma tubulação de ferro galvanizado com 53,4mm de diâmetro interno e aproximadamente 4,1m de altura. A alimentação de sólidos foi feita por um alimentador tipo gravitacional. Os dados experimentais foram obtidos para dois materiais com características diferentes: esferas de vidro (superfície lisa e estrutura não porosa) e partículas de alumina (superfície rugosa e estrutura porosa), ambas com diâmetro médio de 3,68mm. A análise experimental do comportamento fluidodinâmico do leito pneumático possibilitou a verificação do comportamento operacional do alimentador de sólidos, a determinação do coeficiente de atrito fluido-parede, a identificação dos regimes de escoamento e com isso a possibilidade de mapear as regiões de fase densa e diluída durante o transporte dos materiais. A análise térmica foi realizada através de experimentos para determinação da temperatura do gás e dos sólidos ao longo do leito e também via resolução de equações de balanço de energia para as fases. Desta forma, foi possível comparar o comportamento dos perfis experimentais e teóricos de temperatura do gás e dos sólidos e ainda determinar o coeficiente de transferência de calor gás-sólido sob diferentes condições de vazões de sólidos e velocidade do gás. A observação dos valores de coeficiente de transferência de calor assim como das curvas características para identificação dos regimes de escoamento indicaram que o coeficiente de transferência de calor gás-sólido é maior na faixa de transição entre o escoamento denso e diluído. Com relação à experimentação observou-se que para estudos da secagem em leitos pneumáticos ainda existe uma grande dificuldade em se determinar precisamente os valores locais (pontuais) de umidade do gás e dos sólidos e de temperatura dos sólidos, principalmente para condições de escoamento em regime diluído. Através da simulação dos modelos matemáticos unidimensionais de Rocha (1988) e Pelegrina e Crapiste (2001) verificou-se que os perfis teóricos de temperatura e umidade, do gás e dos sólidos, foram bastante dependentes das correlações utilizadas para determinação do coeficiente de transferência de calor. Para estudos da secagem em leitos pneumáticos há a necessidade de melhorar a experimentação e desenvolver metodologias para buscar a validação com resultados experimentais.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5969.pdf: 5762637 bytes, checksum: b93939ad127db2a63af10c90cac8c992 (MD5) Previous issue date: 2014-07-18 / Universidade Federal de Sao Carlos / In the present work, an experimental study about heat and mass transfer phenomena was carried out during drying of porous media when subjected to an upward flow of heated air. The cylindrical porous media consisted of non-consolidated particles of activated alumina of several diameters. The particulate system was initially characterized based on the achievement of its main physical, thermal and structural properties. The drying experiments consisted of obtaining sorption isotherms at different operational conditions and in determining moisture and temperature data versus time. The temperature profiles were obtained by thermocouples inserted in the porous body and the moisture content data by the gravimetrical method. The concept of time in series analysis was applied to determine the stationarity of the experimental data. The drying of the porous media was studied theoretically based on the context of the pseudo-homogeneous formulation, which led to the estimation of transport parameters of interest considering two situations: the presence of the external resistance to mass transfer and the interfacial equilibrium condition. The estimated transport coefficients were analyzed as constant or variable throughout the drying process. The diffusive mechanisms of mass transfer were estimated in order to identify the limiting one in drying. According to the results obtained, the vapor flux is controlled by liquid superficial diffusion into the particle. However, it was found that the effective moisture diffusivity is a harmonic mean of all the diffusive mechanisms, being the all type of moisture diffusivity of both particles and the porous medium important parameters in drying. The results showed that the drying of the porous medium studied is controlled by external resistance of heat and mass transfer. The pseudo-homogeneous formulation presented restrictions for the situation in which the interfacial equilibrium is admitted in the drying problem. / No presente trabalho, os fenômenos de transferência de calor e massa foram estudados experimentalmente durante a secagem de meios porosos quando submetidos a um escoamento monofásico ascendente de ar aquecido. Os meios porosos estudados foram de geometria cilíndrica e não-consolidados de partículas de alumina ativada de diferentes diâmetros. Preliminarmente, o sistema particulado foi caracterizado com base na obtenção de suas principais propriedades físicas, térmicas e estruturais. Os experimentos de secagem em camada espessa e camada delgada consistiram na obtenção de isotermas de sorção em diferentes condições operacionais e na determinação de dados de temperatura e umidade em função do tempo para um meio poroso insaturado. Os perfis unidirecionais de temperatura foram obtidos a partir de um conjunto de termopares inseridos no corpo poroso, enquanto que dados de umidade do material em função do tempo foram determinados por gravimetria. O conceito da análise de séries temporais foi aplicado para investigar a variação dos dados observados experimentalmente. Paralelamente, o problema de secagem foi estudado teoricamente com base no contexto a uma fase da formulação pseudo-homogênea, o que levou à estimação de parâmetros de transporte de interesse para duas situações distintas: presença da resistência externa à transferência e condição de equilíbrio interfacial. Os coeficientes de transporte foram tratados como constantes ou variáveis ao longo do processo de secagem e verificado o ajuste proporcionado pelo modelo difusivo para essas duas abordagens. Os principais mecanismos difusivos de transferência de massa foram estimados com o intuito de identificar o mecanismo limitante e também se a cinética de secagem é controlada pela difusão na partícula ou nos interstícios do meio poroso. Os resultados obtidos mostraram que a secagem dos meios porosos estudados é controlada pela resistência externa à transferência de calor e massa e que a formulação pseudo-homogênea apresentou restrições para a situação na qual o equilíbrio interfacial é admitido no sistema. Verificou-se que a difusividade efetiva de umidade dos meios porosos é uma média harmônica de todos os mecanismos difusivos existentes, sendo ambas as características das partículas e do meio poroso, importantes no processo de secagem.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPML.pdf: 737070 bytes, checksum: ae6de3b8bdf475d8478886f35646ddfc (MD5) Previous issue date: 2004-08-19 / Universidade Federal de Sao Carlos / The objective of this work was to develop a theoretical and experimental study of fluid dynamics and heat transfer in a spouted bed with draft tube, which operates in continuous mode with particles feed through the bottom of the bed. This arrangement was chosen in order to maintain axial symmetry inside the bed. The chosen model was a steady-state model with axial variation, where balance equations describe the behavior of the solid and fluid phases both in the spout and annulus regions. A cylindrical-conical bed was used with draft tube and with a solids feed section attached to a gravitational system. The cylindrical column has 45 cm height and 20 cm diameter. The conical base has 15 cm height and internal angle of 600, and the air entrance has 5 cm diameter. The draft tubes have 5 cm diameter and two different heights of 18 and 28 cm. In the experiments glass spheres (dp=2.6 mm) were used for fluid dynamics and heat transfer study. The experimental conditions were: air flow rates of 2,1 and 2,5 m3/min; solids flow rates of 1100, 1500 and 2000 g/min; air temperatures of 80 and 90ºC; and bed heights of 25 and 35cm. The equations of the model were resolved in the program language Matlab by using numeric functions of high performance. The obtained profiles of the fluid dynamic and thermal model showed coherence in the qualitative aspects, because they agree physically with the expected for the spout. The analysis for quantitative comparison between the model and the experiment showed that the gas temperatures in the exit of the bed were predicted with smaller deviations than 3% and the solids temperatures with smaller deviations than 2%. Therefore, the results indicate that the investigated model can be applied in projects of spouted beds with similar characteristics and the bottom solids continuous feed by gravity maintained the axial symmetry of the bed. / Este trabalho tem como objetivo utilizar um alimentador contínuo gravitacional de sólidos pela base para a análise da fluidodinâmica e a transferência de calor no leito de jorro com tubo interno. O interesse por esta configuração deveu-se à sua vantagem de manter a simetria axial do leito, mesmo em operação contínua. Desta forma, o modelo adaptado em nosso estudo considerou apenas variações axiais no leito para as duas fases sólida e fluida, apresentando equações de balanços para as regiões de jorro e anular. O equipamento utilizado foi um leito cilíndrico cônico com tubo interno e com uma seção de alimentação de sólidos acoplada ao alimentador gravitacional. O corpo cilíndrico tem 45 cm de altura e 20 cm de diâmetro, a base cônica tem 15 cm de altura e ângulo interno de 600 e o diâmetro de entrada do ar é de 5 cm. Os tubos draft têm diâmetro de 5 cm e alturas de 18 e 28 cm. Na realização dos experimentos foram utilizadas esferas de vidro com diâmetro de partícula de 2,6 mm. As condições experimentais estudadas foram: vazão de ar de 2,1 e 2,5 m3/min; vazão de alimentação dos sólidos de 1100, 1500 e 2000 g/mim; temperatura de entrada do ar de 80 e 90 0C; e altura do leito de 25 e 35cm. As equações do modelo foram resolvidas na linguagem Matlab através de funções de tratamento numérico de alta performance. Os perfis obtidos da simulação do modelo fluidodinâmico e térmico mostraram coerência nos aspectos qualitativos, pois são concordantes com o fisicamente esperado para o jorro. A análise por comparação quantitativa entre o modelo e o experimento mostrou que as temperaturas do gás na saída do leito foram preditas com desvios menores que 3% e as temperaturas dos sólidos com desvios menores que 2%. Portanto, os resultados indicam que o modelo avaliado neste estudo pode ser aplicado em projetos de leitos de jorro com mesmas características e o alimentador gravitacional operou continuamente de forma estável, mantendo a simetria axial do leito.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissABOJ.pdf: 1932531 bytes, checksum: 467bea51588bd8193947d0353b78617f (MD5) Previous issue date: 2003-09-05 / Financiadora de Estudos e Projetos / Drying processes in fluidized and vibro-fluidized beds are nowadays being widely investigated in the literature, because such beds offer many advantages over other types of dryers. The purpose of this work is to contribute for the research in this area by presenting an extensive investigation of the drying process in fluidized and vibro-fluidized beds. The following topics were investigated in this work: a) fluid dynamic studies in fluidized and vibrofluidized beds were carried out using particles of alumina and silica-gel as inerts. The effects of variables such as the frequency and vibration amplitude (which are combined in a dimensioless vibration number), height of the bed and particle diameters on the fluid dynamic behavior of both beds have been analyzed. Simultaneously, an analysis of the fluid dynamic behavior for these beds was carried out using measurements of standard desviations of the pressure drops in the beds as a function of the superficial gas velocity. The results show that in both beds the dimensioless vibration number has a strong influence on the fluid dynamic behavior of the bed of particles. Besides, the increase in the height of particles in the bed, as well as in the particle diameters affects significantly its characteristic curves; b) equilibrium isotherms for alumina and silica-gel particles were obtained experimentally using the static method. Some equations for equilibrium isotherms available in the literature were compared to experimental data and the best fitted model was obtained using a technique based on non-linear estimation of the parameters. The results show that the equation of Sabbah provided the best fitting for both particles of alumina and silica-gel; c) the drying kinetics for alumina and silica-gel were obtained from experimental data for the drying of a thin layer of particles in a fixed bed. The best model for the drying kinetics came from a semi-empirical equations presented in the literature, using a non-linear estimation of parameters technique. The results show that the equation from Mancini provided the best predictions for experimental data of alumina and silica-gel; d) heat an mass transfer coefficients in the fluidized and vibrofluidized beds were estimated using the methodology proposed by Kmiec (1975). In the range of variables investigated, the results show that the heat and mass transfer coefficients for the vibrofluidized beds have not increased significantly as compared to the values obtained in the fluidized beds; e) the moisture content and temperature profiles of the particles were estimated using the mathematical model proposed by Massarani and Silva Telles (1992) with the heat and mass transfer coefficients obtained experimentally. For the range of conditions investigated, the mathematical model has not provided good predictions for the moisture content profiles, but in the other hand, it provided reasonable good predictions for the temperature profiles of the particles. / O estudo do processo de secagem nos leitos fluidizados e vibro-fluidizados tem merecido amplo destaque por parte de vários pesquisadores, visto o conjunto de vantagens que estes oferecem comparativamente aos demais equipamentos. E, dentro deste contexto, este trabalho faz uma abordagem ampla do processo de secagem em leitos fluidizados e vibrofluidizados. Neste trabalho foram realizados estudos que contemplam os seguintes tópicos: a) estudos fluidodinâmicos para as partículas de alumina e sílica-gel, em leitos fluidizados e vibro-fluidizados, onde as influências de diversas variáveis, tais como: freqüência e amplitude vibracional e conseqüentemente o adimensional de vibração, altura do leito de partículas e o diâmetro de partículas no comportamento fluidodinâmico de ambos os leitos foram analisadas. Paralelamente, um estudo foi feito analisando o comportamento fluidodinâmico dos leitos, utilizando-se para isso o desvio padrão das medidas de queda de pressão no leito em função da velocidade superficial do ar. Os resultados obtidos mostraram que em ambos os leitos o adimensional de vibração teve uma forte influência no comportamento fluidodinâmico das partículas e que tanto o aumento da altura de partículas no leito, bem como, o diâmetro das partículas tiveram grandes influências nas curvas características obtidas; b) a determinação experimental das isotermas de equilíbrio para as partículas de alumina e sílicagel, utilizando o método estático e o ajuste do melhor modelo foi feito através da discriminação das equações de isotermas previstas na literatura por estimação não linear de parâmetros. Os resultados mostram que a equação de Sabbah, foi a que melhor se ajustou aos pontos experimentais para ambos os conjuntos de partículas de alumina e sílica-gel; c) a determinação experimental da cinética de secagem para as partículas de alumina e sílica-gel em leito fixo e camada fina, sendo que o ajuste do melhor modelo foi feito através da discriminação das equações semi-empíricas previstas na literatura para a cinética de secagem, por estimação não linear de parâmetros. Os resultados mostram que a equação de Mancini foi a que melhor se ajustou aos pontos experimentais tanto para as partículas de alumina quanto para as partículas de sílica-gel; d) a determinação experimental dos coeficientes de transferência de calor e massa em leitos fluidizados e vibro-fluidizados, utilizando a metodologia proposta por Kmiec (1975). Os resultados obtidos, dentro do intervalo de variáveis estudado, mostram que os coeficientes de transferência de calor e massa para os leitos vibro-fluidizados não aumentaram significativamente quando comparados aos valores obtidos nos leitos fluidizados; e) e a estimação dos perfis de umidade e temperatura dos sólidos, através do modelo matemático proposto por Massarani e Silva Telles (1992), utilizando os coeficientes de transferência de calor e massa determinados experimentalmente. As respostas obtidas mostram que o modelo matemático não apresentou bons resultados para os perfis de umidade dos sólidos, mas, apresentou resultados razoáveis para os perfis de temperatura dos sólidos, dentro do intervalo de variáveis avaliado.

Orientador: José Antônio Perrella Balestieri / Coorientador: Mateus Ricardo Nogueira Vilanova / Banca: Rubens Alves Dias / Banca: Diovana Aparecida dos Santos Napoleão / Resumo: Um dos grandes problemas existentes ainda no mundo diz respeito ao destino dado ao esgotamento doméstico, tanto do ponto de vista ambiental quanto do ponto de vista de planejamento de cidades. Diversas formas de aproveitamento dos resíduos de esgoto podem ser propostas, seja na forma de energia, seja na forma de produção de algum recurso ou matéria prima, tais como biogás, nutrientes, biocombustíveis, bioplásticos, biopesticidas, dentre outros. As tecnologias usualmente empregadas para o aproveitamento energético de resíduos de esgoto são as turbinas, microturbinas e motores adaptados ao uso de biogás. O presente estudo tem por objetivos modelar ciclos térmicos de geração termelétrica e de cogeração movidos por biogás derivado do tratamento de esgotos a partir de levantamento tecnológico, avaliar o custo dos produtos energéticos gerados pelas centrais térmicas analisadas, bem como o potencial de aplicação das centrais geradoras de energia em diferentes escalas de capacidade, visando a maior sustentabilidade energética de cidades. A modelagem é feita com base em dados de três municípios com aproximadamente 10 mil, 100 mil e um milhão de habitantes e são feitas análises para o cenário atual, com análise de sensibilidade ao preço de compra e venda de energia elétrica e à taxa de juros, além de analisar alternativas utilizando comercialização de créditos de carbono, cargas parciais e biogás de aterro sanitário em conjunto com o biogás de esgoto. Como resultado tem-se que em nenhu... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: One of the still big problems in the world with regard to the destination of the domestic sewage from an environmental point of view and from the point of view of city planning. Various forms of utilization of sewage waste can be brought, either in the form of energy production is in the form of a resource or raw material, such as biogas, nutrients, biofuels, bioplastics, biopesticides, among others. The technologies usually employed for energy recovery of waste sewage are the turbines, engines and micro turbines adapted to the use of biogas. This study aims to model thermal cycles of thermal generation and cogeneration fueled by biogas derived from sewage treatment from technological survey, assess the cost of energy products generated by the analyzed thermal power plants, as well as the application potential of central power generating capacity at different levels, aimed at greater energy sustainability of cities. The modeling is based on three municipalities data with approximately 10.000, 100.000 and 1 million people and analyzes are made to the current situation, with sensitivity analysis to the purchase and sale price of electricity and interest rate, and analyzing alternatives using the trading of carbon credits, partial loads and landfill biogas with biogas sewage. As a result it has been that in any analysis was generating power to the city of 10.000 inhabitants and in cities of 100.000 and 1 million inhabitants the energy generated does not meet the needs of the sew... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Resumo: De todas as operações, a agitação de fluidos, a troca de calor em tanques e a mistura de pós são, sem dúvida, as mais usuais, principalmente, na indústria de alimentos. Embora exigindo um estudo em separado, é comum estas operações unitárias estarem presentes, em instantes diferentes, no mesmo processo de fabricação. O propósito deste trabalho é enfatizar procedimentos de projeto para problemas práticos nas indústrias de processos envolvendo estas três operações. O modelo matemático proposto para a agitação de fluidos foi aplicado na substituição das tradicionais âncoras por impelidores de pás retas e inclinadas no processamento do suco concentrado de laranja. Observou-se que o tempo de permanência do suco no tanque de resfriamento caiu de quarenta para cinco minutos em decorrência da maior ação de mistura provocada pelas pás retas. O modelo proposto acompanha bem as exigências de potências requeridas pelo suco na medida em que é resfriado...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In all operations, the fluid agitation, the heat tranfer in tanks and the solids mixing are, undoubtedly the more usual, mainly in the food industry. Although requering a present research, is usual this unitary operations to be process. The purpose of this work is to emphasize design project proceeding for practical problems in the process industry involving this three operations. The mathematical model proposed to fluid agitation, was used in the substitution to the traditionals anchors by pitches flat blades in the concentrated orange in cooling tank reduce in 35 minutes resulting of the greater mixture action of the pitches flat blades. That model follow the required power for the juice...(Complete abstract click electronic access below)

Resumo: 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...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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) / Orientador: José Santo Goldoni / Coorientador: Flávio Luís Schmidt / Banca: Jayme de Toledo Piza e Almeida Neto / Banca: Marco Antonio M. Biaggioni / Banca: Alfredo de Almeida Vitali / Banca: Flávio Luis Schimidt / Doutor