Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-09-25T11:56:53Z No. of bitstreams: 1 MARCOS ANTÔNIO AMARAL LINS - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 2840885 bytes, checksum: 13b6f2695a2ffd6be9d615430752bc2d (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-25T11:56:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MARCOS ANTÔNIO AMARAL LINS - TESE (PPGEP) 2013.pdf: 2840885 bytes, checksum: 13b6f2695a2ffd6be9d615430752bc2d (MD5) Previous issue date: 2013-07-05 / Para muitos gêneros alimentícios, o processo de transferência de calor é essencial para se chegar à condição de consumo humano. O presente trabalho teve como objetivo estudar o fenômeno da difusão transiente de calor em alimentos pastosos contidos em recipientes cilíndricos. O estudo apresenta soluções para a equação de difusão com condição de contorno do primeiro tipo. Foram desenvolvidas ferramentas analíticas (otimizador acoplado à solução analítica) para a descrição da difusão de calor em produtos pastosos com as formas mencionadas. As ferramentas analíticas foram validadas através de dados obtidos por simulação numérica tanto para o cilindro infinito quanto para o finito. Os erros cometidos com as ferramentas desenvolvidas no cálculo da difusividade térmica aparente para os dados simulados são aceitáveis quando o sensor de temperatura é colocado na região mais interna do cilindro. Os resultados obtidos para a difusividade térmica aparente de agar gel, purê de tomate e creme custard são compatíveis com os resultados encontrados na literatura para esses produtos. O software Finite Cylinder First Kind foi desenvolvido, validado e aplicado aos dados do purê de tomate, creme custard e agar gel para várias posições no interior do cilindro finito onde estes gêneros alimentícios se encontravam. Todos os resultados obtidos por otimização e simulação tiveram uma excelente concordância com os resultados experimentais. O método numérico se mostrou mais eficiente do que o analítico, na descrição do processo de difusão de calor nos produtos estudados, devido sua versatilidade de permitir a obtenção da solução da equação de difusão considerando a difusividade térmica variável com a temperatura local. / For many foodstuffs, the process of heat transfer is essential to reach the condition human consumption. The present work aims to study the phenomenon of transient diffusion of heat in pasty foodstuffs contained in cylindrical containers. The study presents solutions for the diffusion equation with boundary condition of the first kind. Analytical tools were developed - optimizer coupled to the analytical solution - to describe the diffusion of heat into products with the forms mentioned. Analytical tools were validated using data obtained by numerical simulation for both the cylinder the infinite and finite. The tools developed minimize errors in calculating the thermal diffusivity for the simulated data are acceptable when the temperature sensor is placed in the innermost region of the cylinder. The results obtained for the thermal diffusivity of agar gel, tomato puree and cream custard are consistents with the results found in the literature for these products. The software finite cylinder first kind was developed, validated and applied to data of tomato puree, cream custard and agar gel for various positions within the finite and infinite cylinder filled with these foodstuffs. All results obtained by simulation and optimization had an excellent agreement with the experimental results. The numerical method is more efficient than the analytical description of the heat diffusion process in the products, due to their versatility that allows obtaining the solution of the diffusion equation considering the thermal diffusivity varies with local temperature.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-23T16:23:25Z No. of bitstreams: 1 FERNANDO JOSÉ DE ALMEIDA GAMA - TESE PPGEP 2014..pdf: 3506912 bytes, checksum: c91b94e7df5d978098c9d79aa8eb7487 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-23T16:23:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FERNANDO JOSÉ DE ALMEIDA GAMA - TESE PPGEP 2014..pdf: 3506912 bytes, checksum: c91b94e7df5d978098c9d79aa8eb7487 (MD5) Previous issue date: 2014-12-19 / Este trabalho tem como objetivo estudar o fenômeno da difusão transiente de transferência de calor e massa em sólidos com forma geométrica de um cilindro infinito. O estudo apresenta soluções para a equação de difusão com condição de contorno do terceiro tipo. Foram desenvolvidas ferramentas numéricas para a descrição da difusão de calor e massa em produtos com as formas mencionadas. Para as soluções numéricas propostas, a equação de difusão unidimensional foi discretizada usando o método dos volumes finitos, com uma formulação totalmente implícita, usando coordenadas cilíndricas. Para a solução numérica em coordenadas cilíndricas, foram desenvolvidos dois softwares na plataforma Windows, um para a migração de massa e outro para a propagação de calor, utilizando a linguagem de programação Fortran, opção Quick Win Application. O software foi validado usando-se soluções conhecidas para cilindros tanto com parâmetros termofísicos constantes quanto variáveis. Pode-se concluir que as ferramentas desenvolvidas foram adequadas para o estudo de problemas difusivos em geral. As ferramentas desenvolvidas foram usadas para descrever o processo de secagem de bananas inteiras. Na descrição, foram considerados volume e difusividade de calor e massa variáveis. Pode-se concluir que o modelo proposto para descrever o processo apresentou excelentes indicadores estatísticos na descrição da cinética de transferência de calor e massa. Pode-se concluir, também, que a exclusão do aquecimento do vapor nos cálculos efetuados não altera de forma significativa os resultados e que o uso do calor latente da água livre ao invés desta propriedade no produto não produz efeitos significativos. Por outro lado, o desprezo do calor latente de vaporização e a consideração da densidade e do calor específico do produto como propriedades constantes devem ser evitados. / This work aims to study the phenomenon of the transient diffusion of heat and mass in solids with geometric form of an infinite cylinder. The study presents solutions for the diffusion equation with boundary condition of the third kind. Numerical tools for describing the diffusion of heat and mass in the ways mentioned were developed. For the numerical solutions proposed, the one-dimensional diffusion equation was discretized using the finite volume method with a fully implicit formulation, using cylindrical coordinates. For the numerical solution in cylindrical coordinates, two software have been developed on the Windows platform, one for mass migration and one for the heat transfer, using the Fortran programming language, Quick Win Application option. The software was validated using solutions known for cylinders with both constant and variable thermophysical parameters. It can be concluded that the developed tools were appropriate for the study of diffusion problems in general. The above tools were used to describe the process of drying whole banana. In the description, we considered the volume and diffusivities with variables values. It can be concluded that the proposed model to describe the process showed excellent statistical indicators to describe the kinetics of heat and mass transfer. One can also conclude that the exclusion of the vapor heating in the calculations performed does not significantly alter the results. In addition that using the latent heat of free water instead of this property in the product does not produce significant effects. On the other hand, discard the latent heat of vaporization and the consideration of density and specific heat of the product as constant properties should be avoided.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-07-02T17:35:18Z No. of bitstreams: 1 MANASSÉS MESQUITA DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEA 2005..pdf: 11982924 bytes, checksum: 58042d6f9c085015fa2ea29f6d0c2d2e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-02T17:35:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MANASSÉS MESQUITA DA SILVA - DISSERTAÇÃO PPGEA 2005..pdf: 11982924 bytes, checksum: 58042d6f9c085015fa2ea29f6d0c2d2e (MD5) Previous issue date: 2005-02 / Capes / O congelamento de produtos alimentícios é um método de preservação amplamente utilizado na indústria de alimentos, porque combina o efeito de baixas temperaturas com a transformação da água existente no produto em gelo. O conhecimento das propriedades de transporte e a distribuição de temperatura no interior destes produtos são de fundamental importância para um projeto otimizado de sistemas de refrigeração. Neste sentido, apresenta- se, uma modelagem matemática tridimensional transiente para descrever a transferência de calor no interior de sólidos com forma de paralelepípedos, incluindo mudança de fase. A equação governante foi resolvida numericamente utilizando a técnica dos volumes finitos com uma formulação totalmente implícita. Como aplicação a metodologia foi usada para predizer a transferência de calor durante o resfriamento congelamento e pós-congelamento de batata palito pré-processadas (french fry). Resultados numéricos da temperatura no centro do produto foram ajustados aos dados experimentais reportados na literatura e um bom ajuste foi obtido, caracterizando a validação física do modelo. Por meio de simulações, avaliou-se a influência das dimensões e do teor de umidade inicial da batata na cinética de congelamento. Verifícou-se que, quanto menores as dimensões e o teor de umidade inicial do produto, mais rapidamente ocorre a mudança de fase da água no seu interior. Os maiores gradientes de temperatura foram encontrados na superfície próximo à região do vértice do sólido. / The freezing foods product is a preservation method wide used in the food industry, because it combines the favorable effect of low temperatures with the conversion of water into ice. The knowledge of the transport properties and the temperature distribution inside these products are of fundamental importance for an optimized project of refrigeration systems. In this sense, this work presents a transient three-dimensional mathematical modeling to describe the heat transfer inside solids with parallelepiped shape including phase change. The governing equation was solved numerically using the fmite-volumes technique and a implicit fully formulation. As application, the methodology was used to predict the heat transfer during the cooling, freezing and post-freezing of french fry. Numérica! results of the 3 temperature in the center of the product were compared to the experimental data reported in the literature and a good agreement was obtained, characterizing the physical validation of O the model. By means of simulation, it was verified influence of the dimensions and the initial moisture content of the potato in the freezing kinetic, that is, how much lesser the dimensions and the initial moisture content of the product, more quickly occur the phase change of the water in its interior. The largest temperature gradients were found in the close surface to the area of the vertex of the solid.