Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Submitted by Fabiana Santos (fabianacamargo@bce.unb.br) on 2018-09-03T18:20:27Z No. of bitstreams: 1 2018_MarianaMoronariMonteiro.pdf: 3966672 bytes, checksum: 915e17bd9ebae5b0b37e00ceeafb3002 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-09-10T21:37:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_MarianaMoronariMonteiro.pdf: 3966672 bytes, checksum: 915e17bd9ebae5b0b37e00ceeafb3002 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-10T21:37:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_MarianaMoronariMonteiro.pdf: 3966672 bytes, checksum: 915e17bd9ebae5b0b37e00ceeafb3002 (MD5) Previous issue date: 2018-09-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) e Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPQ). / O armazenamento de energia térmica vem sendo considerado como uma viável solução para reduzir os problemas associados à natureza intermitente e variável dos recursos renováveis. Os materiais utilizados nos sistemas de armazenamento térmico de calor latente são denominados materiais de mudança de fase (PCM), os quais armazenam e liberam energia durante sua mudança de fase. As ceras de palma, soja e carnaúba foram estudadas neste trabalho como bio materiais de mudança de fase e suas propriedades termofísicas foram determinadas por meio da metodologia experimental T-History. Um aparato experimental foi desenvolvido para a obtenção do histórico de temperatura dos materiais analisados. A parafina eicosano, por ser um material amplamente estudado no meio cientíco e possuir suas propriedades termofísicas definidas e reportadas na literatura, também foi caracterizada neste trabalho para validar tanto o sistema de medição quanto a metodologia utilizada. O método T-History original e modificado foram aplicados para a comparação dos resultados obtidos por diferentes metodologias de análise. A influência da taxa de resfriamento sobre comportamento térmico dos materiais e sobre o valor das propriedades calculadas foi analisada por meio do uso de diferentes ambientes de resfriamento. Baseando-se nos resultados apresentados, o método T-History original foi apropriado para a caracterização termofísica do eicosano e sua aplicação gerou resultados consistentes, apresentando boa concordância com os valores reportados na literatura. Em geral, os comportamentos térmicos das ceras vegetais estudadas foram diferentes. Dentre as ceras vegetais estudadas no trabalho, a cera de carnaúba do tipo 4 apresentou o maior calor latente de fusão e as ceras de carnaúba tipo 3 e de soja apresentaram os maiores valores para condutividade térmica. Por meio dos ensaios realizados em diferentes ambientes de resfriamento, verificou-se experimentalmente que de fato o aumento da taxa de resfriamento influenciou os dados obtidos, resultando em grandes desvios e baixa precisão na determinação das propriedades termofísicas dos PCMs. Devido à escassez de dados referentes ao uso da metodologia T-History para a determinação das propriedades das ceras vegetais, foi difícil identificar qual o método de análise mais apropriado para a caracterização das ceras. No entanto, como o método modificado foi desenvolvido especificamente para analisar materiais que não apresentam sua mudança de fase em um patamar bem definido, ele se tornou mais adequado para a determinação das propriedades termofísicas das ceras vegetais estudadas este trabalho. Apesar do método modificado possuir limitações, ele apresentou grandes avanços com relação à metodologia T-History original. / Thermal energy storage has been considered as a viable solution to reduce the problems associated with the intermittent and variable nature of renewable resources. The materials used in the latent heat storage systems are called phase change materials (PCMs), which store and release energy during their phase change. The palm, soybean and carnauba waxes were studied in this work as bio phase change materials and their thermophysical properties were determined using the T-History methodology. An experimental apparatus was developed to obtain the temperature history of the analyzed materials. Eicosano paraffin, because it is a material widely studied in the scientific milieu and has its defined thermophysical properties and reported in the literature, was also characterized in this work to validate both the measurement system and the methodology used. The original and modified T-History method were applied to compare the results obtained by different analysis methodologies. The influence of the cooling rate on the thermal behavior of the materials and on the value of the calculated properties was analyzed through the use of different cooling environments. Based on the presented results, the original T-History method was appropriate for the thermophysical characterization of eicosano and its application generated consistent results, presenting good agreement with the values reported in the literature. In general, the thermal behavior of the studied vegetable waxes was different. Among the vegetable waxes studied in the study, carnauba type 4 wax presented the highest latent heat of fusion and the waxes of carnauba type 3 and soybean had the highest values for thermal conductivity. By means of the tests performed in different cooling environments, it was verified that in fact the increase in the cooling rate influenced the obtained data, resulting in large deviations and low precision in the determination of the thermophysical properties of the PCMs. Due to the lack of data regarding the use of the T-History methodology to determine the properties of vegetable waxes, it was difficult to identify the most appropriate method of analysis for the characterization of waxes. However, because the modified method was specifically developed to analyze materials that did not present their phase change at a well defined level, it became more suitable for the determination of the thermophysical properties of the vegetable wax studied in this work. Although the modified method has limitations, it has made great strides in relation to the original T-History methodology.

Orientador: Vivaldo Silveira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T21:44:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MonzonDavila_LenaSoledad_M.pdf: 1297499 bytes, checksum: 0150b5616aa8630cf25a2830c9e27b00 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: As propriedades termofisicas dos alimentos são requeridas para o cálculo de tempo de processamento em projetos de equipamentos para a indústria de alimentos. Os processos de congelamento exigem dados precisos das propriedades térmicas do produto, tais como condutividade térmica, fração de gelo, calor específico e entalpia. A necessidade do conhecimento do comportamento destas propriedades tem levado ao desenvolvimento de alguns modelos matemáticos para suas predições. A condutividade térmica dos alimentos é uma propriedade fortemente dependente da composição química e da temperatura do alimento. Neste trabalho compararam-se os resultados experimentais de condutividade térmica de soluções modelo congeladas em três diferentes velocidades de congelamento, utilizando o método da sonda linear de aquecimento, com os obtidos pelo modelo matemático ¿Maxwell-Eucken¿ ou disperso como função da fração de gelo contida nos alimentos. Foi obtida uma divergência com o modelo por não considerar a velocidade de congelamento. Determinou-se que a condutividade térmica é uma propriedade termofísica diretamente proporcional ao aumento da velocidade de congelamento Os valores de condutividade térmica das amostras foram calculados através da inclinação obtida da regressão linear determinada pelo perfil do logaritmo natural do tempo versus temperatura. Os resultados da condutividade térmica foram correlacionados com as velocidades de congelamento e com a fração de gelo, indicando sua dependência devido à dispersão do gelo no produto / Abstract: The thermophysical properties of foods are required to calculate freezing time in the equipments design for foods industry. Freezing process demand exacts data of product thermal properties, as thermal conductivity, ice fraction, specific heat and enthalpy. The necessity of knowledge of the behavior of these properties has led to development of some mathematical models for their prediction. Thermal conductivity of foods is a property strongly dependent of chemical composition and food temperature. In this work, the experimental thermal conductivity results of model solutions freezing in three different velocities using line source probe method have been compared with the results obtained by the Maxwell-Eucken mathematical model or disperse as a function of ice fraction contained in foods, getting a divergence of the model for not considerer freezing velocities. Model solutions were frozen in three different velocities of freezing. Was determined that the thermal conductivity is a thermophysical property directly proportional to the increase of the freezing velocity. The thermal conductivity values of samples were calculated by the angular coefficient obtained by the linear regression which was determinate by the time natural logarithmic profile versus temperature. The thermal conductivity results were correlated with freezing velocities and ice fraction, indicating its dependence due to ice dispersion in the product / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Made available in DSpace on 2014-06-12T23:13:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2641_1.pdf: 2211882 bytes, checksum: 82110dcb65a77e7363c223a96044e60d (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Freqüentemente, as técnicas de aquecimento disponíveis para o tratamento terapêuti-co de determinadas doenças, são capazes de queimar tecidos adjacentes e necessitam de sistemas sofisticados de controle. A distribuição de temperatura dentro do tecido tratado deve ser cuidadosamente controlada para evitar danos nos tecidos adjacentes ao tumor ou para propiciar a adequação do calor depositado. A simulação numérica é uma alternativa para se ter um conhecimento do campo de temperaturas no corpo humano em algumas si-tuações. A análise da transferência de calor será feita através de uma formulação do Méto-do dos Volumes Finitos (MVF) da Equação da Biotransferência de Calor (BHTE- Bioheat Transfer Equation) em malhas triangulares não-estruturadas. Uma vez que não existem dados precisoa disponíveis na literatura para os diversos parâmetros envolvidos na simula-ção numérica, análises de sensibilidades são necessárias para identificar a real influência de cada parâmetro nos resultados. Os custos destas análises para esta diversidade de parâ-metros justificam o uso de métodos perturbativos, que são usados principalmente quando não há solução analítica para o problema ou quando a solução numérica é muito onerosa. O objetivo deste trabalho consiste em efetuar análises de sensibilidade via formalismos de perturbação, em problemas de hipertermia causada por fontes de laser usadas no tratamen-to de tumores. O presente trabalho parte de uma análise térmica pré-existente, na qual se estudou um procedimento, onde um tumor de duodeno é aquecido por uma sonda, com uma fonte de laser Nd:YAG. Para isto, os cálculos das análises de sensibilidade, utilizando os formalismos diferenciais de primeira e segunda ordem, serão realizados numericamente. A condutividade térmica for o parâmetro que apresentou maior sensibilidade ao problema, seguida da massa específica e calor específico. Os métodos perturbativos se mostraram eficientes no cálculo das temperaturas. O método de 2ª ordem apresentou erros relativos menores do que os de 1ª ordem, porém seu custo computacional não justifica o seu uso para este tipo de problema

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Este trabalho apresenta pesquisa pioneira voltada para a redução de consumo energético em edificações utilizando materiais provenientes da flora e fauna brasileira, os bioPCMs. Nos capítulos iniciais, características identificadas como essenciais a um material de mudança de fase são confrontadas contra aquelas encontradas em ácidos graxos e derivados, permitindo o entendimento do potencial destes como alternativa aos materiais tradicionais. Observou-se, nesse momento, que bioPCMs são capazes de atuar de forma semelhante a materiais de mudança de fase tradicionais, porém reduzindo consideravelmente a pegada carbônica associada à sua produção. Há, porém, uma carência local de metodologias e aparatos capazes de identificar possíveis bioPCMs, ponto diretamente abordado pela pesquisa. Desenvolveu-se, assim, uma rede de procedimentos que se inicia pela caracterização do material, que por sua vez é submetido a uma análise de transferência de calor e, finalmente, a uma simulação de operação em condições de uso. A análise das propriedades termo-físicas foi realizada para cinco candidatos, segundo procedimento conhecido como T-history. Os resultados foram satisfatórios, permitindo que parâmetros como calor latente de fusão, calor específico, temperatura de mudança de fase, temperatura de sub-resfriamento e condutividade fossem caracterizados. Identificou-se, ali, o óleo de coco como o material com maior potencial para as aplicações pretendidas. Para o estudo de transferência de calor, optou-se por analisar um caso baseado no problema clássico de Stefan, onde o material é armazenado em um reservatório retangular. Desenvolvidos a partir de técnicas utilizadas por outros autores, como Viskanta, Campbell e Kamkari, a metodologia e aparato experimental apresentados permitiram a observação e caracterização do fronte de fusão e solidificação do material de mudança de fase.Finalmente, o óleo de coco foi inserido em um sistema de carregamento e descarregamento energético que simula condição de operação similar ao encontrado em aplicações de resfriamento noturno em locais de clima tropical de savana. Ao final do processo, observou-se que, apesar de cada estágio anterior ser capaz de cumprir seu propósito individual, seja ele de caracterização do material ou do processo de transferência de calor, apenas ao combinar os resultados que a compreensão plena da aplicabilidade do elemento estudado foi obtida. Por exemplo, normalmente estudos de caracterização limitam-se a definir dados como temperatura de fusão ou calor latente de mudança de fase. Apesar de importante, observou-se que esses dados poderiam levar a problemas de dimensionamento de um sistema contendo ácidos graxos, por desconsiderar o impacto que o sub-resfriamento teria na capacidade e velocidade de armazenamento energético. / In the current thesis, a research on the identification and characterization of phase change materials (PCMs) produced from renewable sources, the bioPCMs, is introduced. The document dedicates its initial chapters to the bibliographic review on the study of PCMs used for building thermal demand control. The characteristics identified as essential to a PCM are compared against those found in fatty acids and derivatives, allowing an understanding of their potential as an alternative to traditional materials. It was observed that bioPCMs are able to act similarly to paraffins. Additionally, bioPCMs can be extracted from pre-existing production chains, as a by-product or as waste, greatly reducing the environmental impact of their adoption. There is, however, a local lack of methodologies and devices capable of identifying possible bioPCMs, a point directly addressed by the research. A chain of procedures was developed that begins with the characterization of the material, which in turn is subjected to a heat transfer analysis and, finally, to a practical simulation of operational conditions. The analysis of the thermo-physical properties was performed for seven candidates, according to a procedure known as T-history. The results were satisfactory, allowing parameters such as enthalpy of fusion, specific heat, melting temperature, sub-cooling temperature and conductivity to be characterized. For the study of heat transfer, a classical Stefan problem, where the material is stored in a rectangular container,was chosen. Based on techniques used by other authors such as Viskanta, Campbell and Kamkari, the developed methodology and experimental apparatus allowed the characterization of the melting and solidification fronts of a non-renewale PCM,the n-eicosane, used as reference, and a bioPCM, the coconut oil. The oil was then inserted into an energy loading and unloading system that simulates night cooling operating conditions.At the end of the process it was observed that, although each stage was able to fulfill its individual purpose, be it characterization of the material or of the heat transfer process, only by combining the results that the full understanding of the material applicability was obtained. For example, typically, characterization studies are limited to defining data such as melting temperature or enthalpy of fusion. Although important, it was observed that these data alone could lead to energy system design issues such as disregarding the impact that sub-cooling would have on the energy storage capacity and response time.

Os líquidos iônicos (LIs), considerados como “solventes verdes”, são potenciais substitutos dos solventes orgânicos, que são danosos ao meio ambiente. Com a finalidade de obter maior eficiência dos equipamentos ao utilizar estes fluidos, faz-se necessário conhecer suas propriedades termofísicas, como a massa específica (ρ), viscosidade dinâmica ( ), capacidade calorífica (Cp) e condutividade térmica (k). O desafio tecnológico do trabalho consiste na avaliação dos modelos de contribuição de grupos (CG) existentes ao comparar os valores estimados destas propriedades para 14 LIs de grupo imidazólio com uma nova base de dados experimentais atualizada, realizando quando necessário, a reestimativa das contribuições de grupo e proposição de novos grupos não considerados nos modelos. Dentre os modelos de GC, foram utilizados os reportados por Gardas e Coutinho por serem simples e representativos. Estes modelos foram avaliados com uma nova base de dados experimentais elaborada a partir do ILThermo, com 9107 dados experimentais de 14 líquidos iônicos com grupo catiônico imidazólio para as propriedades selecionadas. Os grupos propostos pelos modelos não seriam suficientes para a predição das propriedades de todos os LIs, sendo necessário utilizar CG proposta em outro trabalho para a massa específica (ρ) e incluir os grupos Br- para a viscosidade dinâmica ( ), Cl- e DCA- para a capacidade calorífica (Cp) e DCA- e parâmetro da pressão para a condutividade térmica (k). Os parâmetros de CG dos modelos utilizados foram reestimados utilizando a nova base de dados experimentais elaborada ao minimizar o desvio relativo méd io ( ). Os resultados foram obtidos nas faixas de pressão de 100 a 298900 kPa e de temperatura de 183,45 a 524,87 K, com desvios relativos mé dio s ( ) de 0,66%, 18,76%, 0,38% e 3,8% par a ρ, , Cp e k, respectivamente. A avaliação dos modelos preditivos utilizados consistiu em comparar tais modelos com uma nova base de dados experimentais para 8 LIs diferentes dos utilizados no trabalho. Sendo verificado que os modelos de CG, com parâmetros reestimados neste trabalho, tiveram boa representatividade para as propriedades de ρ, Cp e k. Ressalta-se que o modelo de CG para a pode ser utilizado para a determinação de LIs com grupo Br-, o que não era possível ao utilizar os modelos selecionados. Assim, com a atualizada base de dados experimentais e os novos parâmetros de contribuição de grupos incluídos, pode-se determinar as propriedades termofísicas analisadas para outros líquidos iônicos ainda não reportados na literatura. / Ionic liquids (ILs), considered as "green solvents", are potential substitutes for organic solvents, which are harmful to the environment. In order to obtain higher efficiency of the equipment in the use of these fluids, it is necessary to know its thermophysical properties, such as specific mass (ρ), dynamic viscosity (μ), heat capacity (Cp) and thermal conductivity (k). The technological challenge of this work consists in the evaluation of the existing contribution models of groups (GC) by comparing the estimated values ​​of these properties to 14 imidazolium group ILs with a new updated experimental database, performing, when necessary, the reestimative of group contributions and proposition of new groups not considered in the models. Among GC models, those reported by Gardas and Coutinho were used because they were simple and representative. These models were evaluated with a new experimental database elaborated from the ILThermo, with 9107 experimental data of 14 ionic liquids with imidazolium cationic group for the selected properties. The groups proposed by the models would not be enough to predict the properties of all LIs, so it was necessary to use GC proposed in another work for the specific mass (ρ) and include Br- groups for the dynamic viscosity (μ), Cl- and DCA- for heat capacity (Cp) and DCA- and pressure parameter for thermal conductivity (k). The GC parameters of the models used were reestimated using the new experimental database elaborated by minimizing the mean relative deviation (σ). The results were obtained in the pressure ranges of 100 to 298900 kPa and temperature of 183.45 to 524.87 K, with mean relative deviations (σ) of 0.66%, 18.76%, 0.38% and 3.8% for ρ, μ, Cp and k, respectively. The evaluation of the predictive models used consisted in comparing such models with a new experimental database for 8 LIs different from those used in the work. It was verified that the CG models, with parameters re-evaluated in this work, had good representativeness for the properties of ρ, Cp and k. It should be noted that the GC model for μ may be used for the determination of LIs with Br- group, which was not possible when using the selected models. Thus, with the updated experimental database and the new contribution parameters of included groups, it might be determined the thermophysical properties analyzed for other ionic liquids not yet reported in the literature.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-11-05T14:38:58Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ CARLOS FERREIRA - TESE (PPGEP) 2011.pdf: 2583715 bytes, checksum: 354f3d59e0d3399d607fa4a93fbde40a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-05T14:38:58Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ CARLOS FERREIRA - TESE (PPGEP) 2011.pdf: 2583715 bytes, checksum: 354f3d59e0d3399d607fa4a93fbde40a (MD5) Previous issue date: 2011-08-05 / Capes / O presente trabalho tem, como objetivo, propor um novo equipamento para obtenção do extrato de soja e desenvolver um novo produto alimentício elaborado com polpa de umbu, extrato de soja e rapadura, de alta qualidade protéica e energética, para suprir as carências nutritivas essenciais da população de baixa renda, principalmente para merenda escolar. O estudo foi dividido em quatro capítulos. No Capítulo 1 se avaliaram o processo de obtenção do extrato de soja com diferentes proporções de água:soja (1:8, 1:10 e 1:12), e o preparo da umbuzada com diferentes concentrações de polpa de umbu (30, 40 e 50%). Avaliaram-se também as características físico-químicas (proteínas, carboidratos, lipídios, pH, acidez total titulável, cinzas, teor de água e valor calórico), termofísicas (condutividades térmica, difusividade térmica, massa específica e calor específico), as propriedades sensoriais (cor, aroma e sabor) do extrato de soja, polpa de umbu e das formulações de umbuzada. No Capítulo 2 estudou-se o comportamento reológico (10, 20, 30 e 40 oC) do extrato de soja, da polpa de umbu e das formulações da umbuzada e se avaliou dentre os modelos de Ostwald-de-Waelle e Casson qual apresentava o comportamento reológico. No Capítulo 3 foram estudadas a cinética de congelamento e o efeito das condições de congelamento sobre as características físico-químicas, sensoriais e microbiológicas das formulações de umbuzada. Ademais, avaliaram-se as formulações da umbuzada em condições de armazenamento nas temperaturas de (-20 oC, a -170 oC até -50 oC em vapor de nitrogênio líquido e a -196 oC até - 50 oC por imersão em nitrogênio líquido). No Capítulo 4 estudou-se a cinética de secagem por liofilização das formulações de umbuzada congeladas em três condições (-20 oC e até -50 oC em vapor e por imersão em nitrogênio líquido) e se avaliou dentre os modelos de Cavalcanti Mata, Page e Midilli, qual representa o comportamento das curvas de secagem com precisão e se quantificou o efeito das temperaturas de congelamento e do percentual de polpa de umbu nas características físico-químicas e sensoriais da umbuzada liofilizada. Com base nos resultados obtidos verificou-se que o extrato de soja na proporção soja:água de 1:8 apresentou as melhores características físicoquímicas e sensoriais. A condutividade térmica e a difusividade térmica diminuem e a massa específica aumenta com a elevação da concentração de polpa de umbu. Os modelos de Ostwalt-de-waelle e Casson foram, de maneira geral, os que melhor representaram o comportamento reológico do extrato de soja, da polpa de umbu e das formulações nas temperaturas estudadas. O congelamento até -50 oC por imersão em nitrogênio líquido, apresentou o menor tempo de congelamento. A difusividade efetiva média aumentou de acordo com a ordem do método de congelamento apresentada: -20 oC, a 50 oC em vapor de nitrogênio e a 50 oC por imersão em nitrogênio líquido. A formulação com 50% de polpa de umbu apresentou a maior taxa de secagem por liofilização e o modelo de Cavalcanti Matta foi o que melhor representou o comportamento das curvas de secagem por liofilização. / The present work has the aim to propose a new device to get the soybean extract and develop a new food product made with umbu pulp, soymilk and brown sugar, highquality protein and energetic, to supply the main nutritional needs of low-income population, especially for school lunches. The study was divided into four chapters. In Chapter 1 we evaluated the process of obtaining the soybean extract with different proportions of water: soybean (1:8, 1:10 and 1:12), the preparation of umbuzada with different concentrations of umbu pulp (30, 40 and 50%). Still, we evaluated the physico-chemical characteristic (protein, carbohydrates, lipids, pH, total acidity, ash, moisture content and calorific value), thermophysical (thermal conductivity, thermal diffusivity, density and specific heat), the sensory properties (color aroma and flavor) of soymilk, umbu’s pulp, umbuzada’s formulations. In Chapter 2 we studied the Rheological behavior (10, 20, 30 and 40 °C) of the soymilk of umbu’s pulp and umbuzada’s formulations and it was evaluated from the model Ostwald-Waelle and Casson which represented the rheological behavior. In Chapter 3 we studied the freezing kinetics and the effect of freezing conditions on the physico-chemical characteristic, sensory and microbiological umbuzada’s formulations. Moreover, the formulations were evaluated in the umbuzada storage conditions at temperatures of (-20 °C, the -170 °C to -50 °C in nitrogen steam liquid and -196 °C to -50 °C by immersion in liquid nitrogen). In Chapter 4, we studied the kinetics of drying by lyophilization umbuzada’s formulations frozen in three conditions (-20 °C and -50 °C in steam and immersion in liquid nitrogen), they were evaluated from the models Cavalcanti Mata, Page and Midilli which represents the behavior of the drying curves with precision, and quantified the effect of freezing temperatures and the percentage of umbu’s pulp in physico-chemical and sensory umbuzada lyophilized. Based on the results obtained the soy extract in proportion soybean: water 1:8 showed better physico-chemical and sensory. The thermal conductivity and thermal diffusivity decreases and density increases with concentration increasing of umbu’s pulp. Models Ostwalt-of-Waelle and Casson were, in general, those which better represent the behavior rheology of the soy extract, the umbu’s formulations and temperatures studied. Freezing to -50 °C by immersion in liquid nitrogen had the lowest freezing time. The average effective diffusivity increased according to the order of presented freezing method: -20 °C to 50 °C in nitrogen steam and 50 °C by immersion in liquid nitrogen. The formulation with 50% umbu’s pulp show the highest rate of drying by lyophilization and Cavalcanti Mata model was the one that best represented the behavior of drying curves by lyophilization.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-10-02T11:11:27Z No. of bitstreams: 1 RENATO FONSECA ARAGÃO - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 2987453 bytes, checksum: c87484ad75e7b482ac6c622ba7db5c14 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-02T11:11:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RENATO FONSECA ARAGÃO - TESE (PPGEP) 2007.pdf: 2987453 bytes, checksum: c87484ad75e7b482ac6c622ba7db5c14 (MD5) Previous issue date: 2007-12-17 / A secagem de fatias de caju em secadores convencionais de bandejas e em secadores solares é alternativa para atender aos pequenos produtores, que com a utilização desta técnica, possam agregar valor aos seus produtos e minimizar as perdas. No desenvolvimento de secadores é necessário conhecer as propriedades termofísicas do material a secar, as relações de equilíbrio higroscópico bem como dispor de informações acerca da cinética de secagem. De acordo com isto, este trabalho teve como objetivo poder oferecer uma alternativa tecnológica viável de modo a poder otimizar o desempenho do equipamento e a qualidade do produto. Foram determinadas as propriedades térmicas e físicas do pedúnculo do caju em função do teor de umidade. Foi verificado que entre três modelos matemáticos analisados para o equilíbrio higroscópico das fatias de caju o modelo de GAB é o que melhor representa a curva de umidade de equilíbrio. Foi estudada a cinética de secagem, em diferentes condições operacionais com temperaturas variando de 60 a 80 0C, velocidade do ar de secagem na faixa de 1 a 1,8 ms-1 e altura do leito variando de 1 a 3 cm. Para a modelagem matemática foi utilizado o modelo difusional baseado na 2a lei de Fick, que se mostrou adequado para predizer a cinética de secagem do caju. Para analisar o desempenho do secador de bandejas foi estudado a eficiência energética global média, o índice de saturação do ar e o teor de umidade final do produto após 300 minutos de operação. Foi elaborado um planejamento fatorial 23 com três experimentos no ponto central, tendo como variáveis independentes a temperatura, velocidade do ar de secagem e espessura do leito, e como variáveis resposta a eficiência energética global o índice de saturação e o teor de umidade final. Os resultados obtidos para a eficiência energética variaram de 5,12 a 18,86%. Para o índice de saturação do ar a variação foi de 5,35 a 38,38%. As superfícies de respostas geradas mostraram que estes resultados podem ser melhorados com o aumento da carga nas bandejas do secador e a diminuição da velocidade do ar de secagem. Foram implementadas modificações no programa “Secador” desenvolvido em linguagem FORTRAN para simular a secagem de fatias de caju nas bandejas do secador. Foram acrescentadas sub-rotinas para implementar no modelo as variações das propriedades físicas e térmicas do caju em função do teor de umidade, coeficiente de difusão variável, umidade de equilíbrio em função da temperatura e da umidade relativa do ar. Observou-se que com relação a predição da temperatura e umidade do ar o modelo apresenta bons resultados, enquanto que com relação a temperatura e umidade da fruta, é necessário fazer alguns ajustes. Os resultados aqui apresentados mostram a viabilidade do uso de secadores de bandejas e permite o dimensionamento e otimização destes em escala industrial, adequados para atender pequenos produtores na obtenção de fatias de caju secas. / The drying of cashew slices in common tray or solar dryers are alternatives to serve small farmers, who can aggregate value to their product and minimize losses, using this technique. During the development of dryers, it’s necessary to know the thermal-physical properties of the material to be dried, the hygroscopic equilibrium relation, as well as to be aware about drying kinetics. According to that, this work had the objective to offer a viable technological alternative in order to optimize the development of the equipment and product quality. The thermal and physics properties of cashew apple were determined in function of moisture content, regarding the hygroscopic equilibrium, it was verified that, among three mathematic models, the GAB best represents the cashew moisture equilibrium. It was studied the cashew drying kinetic, in different operational conditions, with temperature of 60 to 80ºC, air drying velocity of 1 to 1.8m s-1 and bed height varying between 1 to 3cm. For the mathematic modeling it was used the diffusional model based on Fick’s 2nd law, which is suitable to predict the cashew drying kinetics. In order to analyze the development of tray dryer it was studied the mean global energetic efficiency, the air saturation index, and the final moisture content of the product after operating during 300 minutes. It was prepared a factorial planning 23 with three experiments in central point, involving temperature, air drying velocity and bed thickness as independent variables, and global energetic efficiency, air saturation index, and final content moisture as response variables. The obtained results showed that the energetic efficiency varied from 5.12 to 18.86%, whereas the variation for the air saturation index was from 5.35 to 38.38%. The generated response surface show that these results can be improved by increasing the loading into the dryer trays and by decreasing the drying air velocity. It was implemented some changes in the “Secador” program developed in FORTRAN language to simulate the cashew slices drying in the dryer trays. Sub-routines were added in order to implement, in the model, cashew physics and thermal properties variations as a function of moisture content, variable diffusion coefficient, equilibrium moisture content in function of tools for large scale units, suitable to attend small farmers.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArquivoTotalEdilma.pdf: 3342457 bytes, checksum: ab038da16334ba7acdbbca9aab59c08b (MD5) Previous issue date: 2013-07-31 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The estimation of the thermodynamic and transport properties have been studied by many researchers due to the need to input data in calculations and optimization equipment projects that involve adding and removing energy. Transient methods are widely used for determination of thermal transport properties. Usually, these methods are used in homogeneous materials to measure various thermophysical properties, simultaneously or separately. This work deals with the solution of an inverse problem, to estimate thermal properties parameters of whole milk. The direct problem is solved analytically using the Classical Integral Transform Technique (CITT). The proposed algorithm allows the estimation of the thermal conductivity at the interface of a medium composed of three layers through measurements of temperature distribution in one surface, resulting from a transient thermal pulse on the opposite surface. The thermal perturbation of the sample was done using a device known as micro flash LFA model 457, manufactured by Netzsch. The results are shown in terms of thermal diffusivity and thermal conductivity and are compared with values available in the literature for products of the same nature, thus providing thermal properties data of whole milk to be applied in dimensioning calculations of industrial processes. / A estimação das propriedades termodinâmicas e de transportes tem sido objeto de estudo de diversos pesquisadores devido à necessidade de seu conhecimento para alimentar os códigos de cálculos de otimização e projetos de equipamentos que envolvam adição e remoção de energia. Métodos transientes são largamente utilizados para determinação de propriedades térmica de transporte. Normalmente estes métodos são usados em meios homogêneos para mensurar várias propriedades termofísicas, simultaneamente ou separadamente. A análise de materiais compostos de múltiplas camadas é mais complicada. O algoritmo proposto permite a estimativa da difusividade térmica na interface de um meio composto de três camadas através da medida da distribuição detemperatura transiente resultante de um pulso térmico na superfície oposta. Esse trabalho trata da solução de um problema inverso de estimação de parâmetros para estimar as propriedades térmicas de produtos lácteos. O problema direto é resolvido analiticamente utilizando a Técnica da Transformada Integral Clássica (CITT). O procedimento experimental consiste de submeter as amostra de produtos lácteos confinada em uma cavidade cilíndrica a uma perturbação térmica de curta duração em uma das faces (anterior) e medir a evolução da temperatura transiente na outra face (face posterior). Para a perturbação térmica da amostra foi utilizado um dispositivo, denominado de micro-flash, modelo LFA 457, fabricado pela Netzsch. O pulso de curta duração é originário de um sistema de potencia que libera uma energia equivalente a 15 Joules por pulso e registra a evolução da temperatura através de um sensor infravermelho, tipo InSb-IR. Esseequipamento dispõe de um sistema de geração de pulso laser. Os resultados são mostradosem termos da difusividade térmica e da condutividade térmica e são comparados com osvalores disponíveis na literatura para produtos da mesma natureza.

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-21T23:05:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CelisAriza_OscarJavier_D.pdf: 10909211 bytes, checksum: 25518eb40de039638e4cc39a2cb6790e (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: O potencial aproveitamento dos resíduos de petróleo obtido por destilação atmosférica ou a vácuo tem estimulado a procura de novos processos com a finalidade de transformar estas frações de baixo valor comercial, em derivados nobres de alto valor, tais como a gasolina e o GLP. O craqueamento térmico (viscorredução, coqueamento retardado) ou craqueamento catalítico (FCC, hidrocraqueamento) fazem parte deste grupo de processos amplamente utilizados em todo o mundo. Contudo, um dos desafios é procurar novas técnicas que facilitam a produção destas frações de alto valor, a partir de resíduos que atualmente não têm sido aproveitados para esta finalidade. Uma das desvantagens nos processos convencionais refere-se ao elevado consumo de energia para chegar à temperatura inicial das reações de quebra dos hidrocarbonetos. Porém, uma nova técnica rápida de craqueamento térmico destas frações foi desenvolvida e avaliada. A técnica proposta consistiu na utilização de sistema laser de CO2 e scanner óptico de varredura para focalização do feixe de laser diretamente no resíduo de petróleo com a finalidade de quebrar quimicamente os hidrocarbonetos por meio da energia térmica (aquecimento) gerada pela interação laser/petróleo. Sendo assim, nesta Tese, foi realizado um estudo experimental e de simulação para avaliar as melhores condições de operação do laser (potência, velocidade de varredura e número de varreduras) que permitam um melhor ganho na seletividade dos produtos. Testes experimentais foram desenvolvidos para um resíduo atmosférico chamado ETA e um de seus resíduos obtido pela destilação molecular. Particularmente, foram avaliadas as concentrações da fração gasosa (C1-C4, CO, CO2 e H2), fração líquida (gasóleo atmosférico, leve, pesado e super pesado) e a distribuição da massa molar dos produtos. Na avaliação da técnica foi feita uma prévia caracterização termofísica dos resíduos (por meio de dados experimentais ou modelos empíricos) para a simulação da melhor distribuição de temperatura do laser na superfície e no interior do material, desenvolvida na plataforma comercial computacional ANSYS CFX 13.0 ®. Finalmente, a partir dos dados de simulação e experimentais foi possível obter uma maximização da concentração do gasóleo atmosférico e leve (10 e 2 vezes a mais em comparação à amostra não-irradiada, respectivamente), além de uma minimização da fração de gasóleo pesado. Resultado obtido no ponto ótimo de operação do laser a uma potência de 41,5W, velocidade de varredura 0,6 m/s e número de varreduras de 8. A máxima conversão do resíduo molecular ETA obtido por craqueamento via laser de CO2 foi alcançada em 25%, mas em curtos instantes de tempo e pressão atmosférica. Segundo o grau de conversão, a nova técnica de craqueamento térmico de frações pesadas de petróleo por radiação laser pode ser classificada como uma técnica de craqueamento por viscorredução / Abstract: A better use of petroleum residues obtained by atmospheric or vacuum distillation has stimulated the research for new processes in order to transform these fractions of low commercial value into high value products, such as gasoline and LPG. The thermal cracking (viscobreaking, delayed coking) or fluid catalytic cracking (FCC, hydrocracking) has been part of kind of processes used world widely. However, the main challenge is to find new techniques that facilitate the production of these high-value fractions. One of the disadvantages in the above processes has been the high energy consumption to reach the initial temperature of the hydrocarbon reactions. For this reason, a new technique of rapid thermal cracking of these fractions was developed. The technique proposed consists in use a CO2 laser system with optical scanner to focus and driving the laser beam directly into the petroleum residue in order to crack the hydrocarbons through the thermal energy (heat), which is generated by the laser/petroleum interaction. Therefore, in this thesis, an experimental and simulation studies to evaluate the best laser operational conditions (laser power, scanning speed and number of scans) were proposed. Experimental tests have been employed for an atmospheric residue called ETA and for one of its residues obtained by molecular distillation. Specifically, the gas fraction yield (C1-C4, CO, CO2 and H2), liquid fraction yield (atmospheric, light, heavy and super heavy gas oils) and molar mass distribution of the products were determinated. In order to improve the research, a thermophysical characterization of the residues (by experimental data or empirical models) was developed. This part was an important topic to simulate the temperature distribution within the petroleum residue and it was performed by the commercial computational tool ANSYS CFX 13.0®. It was shown by both simulation and experimental data that a maximization of atmospheric and light gas oil yields (respectively, 10 and 2 times more in comparison with the not irradiated sample) was obtained and further a minimization of heavy gas oil yield. These results have been obtained at the best operational condition of laser of CO2, such as: power beam 41,5W, scanning speed of 0,6 m/s and number of scans of 8. A maximum conversion of 25% was obtained for the molecular residue ETA but with short time instant atmospheric pressure. Moreover, according to the conversion degree, the new thermal cracking technique of heavy petroleum fractions by laser radiation can be classified near to the viscobreaking technique / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

rOrientador: Martin Azna / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-22T13:28:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SilvaJunior_JulioLopesda_M.pdf: 4182616 bytes, checksum: 6423419dacba1304ffd5dce09c359c97 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O 2,5-dimetilfurano (DMF) é um biocombustível promissor que pode ser produzido a partir da desidratação da frutose por catálise ácida em um reator bifásico. Para o projeto, operação e otimização do processo de produção do DMF são indispensáveis dados de equilíbrio de fases, visando as etapas de separação e purificação, bem como dados de propriedades termofísicas dos componentes envolvidos, úteis no cálculo das propriedades de transporte. Entretanto, dados de equilíbrio líquido-líquido (ELL) envolvendo o DMF são, até o momento, inexistentes na literatura. Este trabalho teve como objetivo principal determinar experimentalmente dados de ELL de sistemas ternários água + DMF + solventes presentes nas etapas de separação do processo de produção do DMF em reator bifásico, bem como desenvolver a metodologia analítica mais apropriada. Foram usados como solventes 1-butanol, 2-butanol e 1- hexanol e as linhas de amarração foram obtidas nas temperaturas de 25°C e 40°C, a pressão atmosférica de aproximadamente 95,0 kPa. Três técnicas analíticas foram testadas: 1) densimetria e refratometria, 2) cromatografia gasosa com padronização interna e 3) cromatografia gasosa com titulação volumétrica de Karl Fischer, sendo empregada esta última metodologia na determinação da composição das fases em equilíbrio. O ELL do sistema ternário acetato de etila + 1-butanol + água a 20°C foi determinado e comparado com dados disponíveis na literatura para validação da metodologia analítica. Os resultados mostram que os sistemas estudados apresentam regiões de grande imiscibilidade e altos valores de seletividade para o DMF; portanto, estes álcoois foram considerados bons solventes para aplicação no processo de produção do DMF. Fez parte ainda dos objetivos do trabalho determinar as propriedades densidade, índice de refração e viscosidade do DMF puro, obtidos usando um densímetro de tubo em U vibrante, um refratômetro e um viscosímetro de bola em queda, respectivamente, em uma faixa de temperatura entre 15 e 60°C. Os dados de ELL obtidos foram satisfatoriamente correlacionados com o modelo NRTL para o cálculo do coeficiente de atividade, com desvio médio quadrático na composição menor que 2% para todos os sistemas; novos parâmetros de interação binária foram determinados nesta correlação. A qualidade dos dados experimentais foi verificada pelas equações de Bachman e Othmer-Tobias, que mostraram um coeficiente de correlação R2> 0,97 em todos os casos / Abstract: 2,5-Dimethylfuran (DMF) is a promising biofuel that can be produced by dehydration of fructose by acid catalysis in a biphasic reactor. For the design, operation and optimization of DMF production process, phase equilibrium data are necessary, aiming the separation and purification steps, as well as thermophysical properties of the involved compounds, useful in the calculation of transport properties. However, liquid-liquid equilibrium (LLE) data of systems including DMF are not available in the literature at the present time. The main objective of this work was to determine experimentally LLE data of ternary systems water + DMF + solvents present in the separation steps of DMF production process in biphasic reactor, as well to develop the most suitable analytical methodology. 1-Butanol, 2-butanol and 1-hexanol were used as solvents and the tie-lines were determined at 25°C and 40°C and at atmospheric pressure of about 95.0 kPa. Three analytical techniques were tested: 1) densimetry and refractometry, 2) gas chromatography with internal standard method and 3) gas chromatography combined with Karl Fischer volumetric titration, the latter used in the equilibrium phases composition determination. LLE data of ternary system ethyl acetate + 1-butanol + water at 20°C was determined and compared with those available in the literature for validation of the analytical methodology. The results show that the studied systems have large immiscibility region and high selectivity values for the DMF; therefore, these alcohols are considered good solvents for application in DMF process production. Also, new measurements of pure DMF density, refractive index and viscosity were performed, obtained by using a vibrating U-tube densimeter, a refractometer and a falling ball viscometer, respectively, in the temperature range 15 to 60°C. The obtained LLE data were satisfactorily correlated with the NRTL model for the activity coefficient calculation, with root mean square deviation in composition less than 2% for all systems; new binary interaction parameters were determined in this correlation. The quality of the experimental data was ascertained by Bachman and Othmer-Tobias equations, with a correlation coefficient R2 > 0.97 for all cases / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química