Submitted by Dilene Paulo (dilene.fatima@ufcg.edu.br) on 2018-02-07T14:27:21Z No. of bitstreams: 1 WALDEMIR SOARES DA COSTA – TESE PPGEP 2015.pdf: 7105919 bytes, checksum: 23f299de189a3af192ed30f53d82a776 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T14:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 WALDEMIR SOARES DA COSTA – TESE PPGEP 2015.pdf: 7105919 bytes, checksum: 23f299de189a3af192ed30f53d82a776 (MD5) Previous issue date: 2015-07-17 / Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento da transferência de calor em polpa de jaca acondicionada em recipiente cilíndrico. O estudo apresenta a solução para a equação de difusão com condição de contorno de primeiro tipo variável. Foi desenvolvida uma modelagem físico-matemática para solução de um problema direto de difusão de calor bidimensional, no interior de um recipiente cilíndrico contendo polpa de jaca. O método dos volumes finitos com formulação totalmente implícita foi usado para resolver o problema direto e, por conseguinte, determinar a distribuição de temperatura. O meio pastoso, homogêneo e isotrópico, foi considerado estacionário e, assim, eventuais trocas convectivas e radioativas no interior do meio foram negligenciadas. Dois softwares em Fortran foram desenvolvidos visando, primeiro, à solução do problema de estimativa da difusividade térmica utilizando-se, como função objetivo, o qui-quadrado e o outro para a solução do problema direto. Conjuntamente, foi usado um aparato experimental para a análise inversa (problema inverso). O sistema físico experimental consistiu de dois recipientes cilíndricos de alumínio de dimensões diferentes, que foram preenchidos com polpa de jaca para a qual se estimou a difusividade térmica. Dois termopares conectados a um termômetro digital de dois canais mediram as temperaturas no centro e na interface entre a polpa e o recipiente. As medidas foram enviadas a um computador via RS-232 e salvas em arquivo, através do software Data logger. No que concerne ao problema direto, um modelo de condução de calor bidimensional, com simetria radial e axial, foi usado para obter a resposta transiente das temperaturas medidas no centro e no contorno do cilindro. Quando comparados aos valores da literatura, os resultados obtidos se mostraram coerentes, ou seja, o software desenvolvido neste trabalho pode ser considerado válido, sendo que este pode ser utilizado para outras simulações. Mostraram, também, que a solução proposta representa satisfatoriamente o processo de tratamento térmico de polpa de jaca acondicionada em embalagens cilíndricas proporcionando segurança alimentar com um menor custo de energia. Conhecida a difusividade térmica em função da temperatura local, é possível precisar o tempo adequado de tratamento térmico, tornando desnecessária a realização de experimentos a cada vez que um novo recipiente cilíndrico for utilizado para armazenar o produto. / This work aims to study the heat transfer behavior in jackfruit pulp packed in cylindrical container. The study presents the solution to the diffusion equation type boundary condition for first variable. A physical-mathematical model for solving the problem of a direct two-dimensional diffusion of heat in the interior of a cylindrical container containing jackfruit pulp has been developed. The finite volume method with fully implicit formulation was used to solve the direct problem and therefore, determine the temperature distribution. The medium viscous, homogeneous and isotropic, was considered stationary and thus any radioactive and convective exchanges within the medium they were neglected. Two software in Fortran were developed first to find the solution of the estimated thermal diffusivity problem using as objective function, the chi-square and also for solving the direct problem it self. Together, an experimental apparatus was used to analyze the reverse (inverse problem). The experimental physical system consisted of using two cylindrical aluminum containers of different dimensions, which were filled with jackfruit pulp for which the thermal diffusivity is estimated. Two thermocouples connected to a digital two channel thermometer measured temperatures at the center and at the interface between the pulp and the container. The measures were sent to a computer via RS-232 and saved in a file, through the Data Logger software. Concerning to the direct problem a two-dimensional heat conduction model with radial and axial symmetry it has been used for the transient response of the measured temperatures at the center and the cylinder contour. Compared to literature values, the results obtained were consistent, so, the software developed in this work can be considered valid and this can be used for other simulations the results. Also showed that the proposed solution represents satisfactorily the heat treatment process of wrapped jackfruit pulp in cylindrical packaging providing food security with a lower energy cost. As we know the thermal diffusivity an depending on the local temperature is possible to determine the timing of heat treatment, making it unnecessary to perform experiments each time a new cylindrical container is used to store the product.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-04T15:09:34Z No. of bitstreams: 1 CLEIDE MARIA DINIZ PEREIRA DA SILVA E SILVA - TESE (PPGEP) 2012.pdf: 6234147 bytes, checksum: b7947b5fad59d344ecc513171bbe4d2c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-04T15:09:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CLEIDE MARIA DINIZ PEREIRA DA SILVA E SILVA - TESE (PPGEP) 2012.pdf: 6234147 bytes, checksum: b7947b5fad59d344ecc513171bbe4d2c (MD5) Previous issue date: 2012-03-23 / Este trabalho tem como objetivo estudar o fenômeno da difusão transiente de massa em sólidos com formas cilíndricas e elipsoidais. O estudo apresenta soluções para a equação de difusão com condição de contorno do terceiro tipo. Foram desenvolvidas ferramentas analíticas (otimizador acoplado à solução analítica) e numéricas para a descrição da difusão de massa em produtos com as formas mencionadas. Para as soluções numéricas propostas, a equação de difusão bidimensional foi discretizada usando o método dos volumes finitos, com uma formulação totalmente implícita, usando coordenadas cilíndricas e generalizadas. Para a solução numérica em coordenadas cilíndricas, foi desenvolvido um software na plataforma Windows, utilizando a linguagem de programação Fortran, incluindo a interface gráfica com o usuário. O software gerou resultados coerentes e consistentes em todos os testes efetuados, e foi validado para cilindros tanto com parâmetros termo-físicos constantes quanto variáveis. Pode-se concluir que as ferramentas desenvolvidas são adequadas para o estudo de problemas difusivos em geral. As ferramentas desenvolvidas foram usadas para descrever o processo de secagem de bananas inteiras e em pedaços cilíndricos de vários comprimentos. Na descrição, foram usados dois modelos. No primeiro modelo foram considerados volume e difusividade efetiva de massa constantes e, no segundo, estes parâmetros foram considerados variáveis. Conclui-se que o segundo modelo descreve o processo melhor que o primeiro, com excelentes indicadores estatísticos na descrição da cinética de secagem. / This work has the objective of studying the transient diffusion phenomena of mass in solids with cylindrical and ellipsoidal shape. The study presents solutions for the diffusion equation with boundary condition of the third kind. Analytical (optimizer coupled with the analytical solution) and numerical tools were developed for the description of the diffusion of mass in products with the mentioned shapes. For the numerical solutions proposed, the two-dimensional diffusion equation was discretized using the finite volume method, with fully implicit formulation, using cylindrical and generalized coordinates. For the numerical solution in cylindrical coordinates it was developed a software in the Windows platform, using the programming language Fortran, including graphic interface with the user. The software generated consistent results in all of the tests performed, and was validated for cylinders with constant or variable thermo-physical parameters. We can conclude that the tools developed are appropriate to the study of diffusive problems in general. The developed tools were used to describe drying of whole bananas and in cylindrical pieces, with several lengths. Two models were used to describe the process. Model 1, with constant volume and mass diffusivity; and model 2, in which these parameters were considered variable. Model 2 is better than model 1, and the statistical indicators are excellent in the description of the drying kinetics.