Orientador: Mario de Jesus Mendes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T09:29:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Poiani_LuizMarcio_D.pdf: 6523322 bytes, checksum: 30a1efb12160f9afcd23fd1c65ba6abd (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Este trabalho se propõe a estudar a modelagem matemática, a simulação e o controle de colunas de destilação de elevada pureza. Analisam-se inicialmenteos aspectos fenomenológicos do comportamento dinâmico de colunas, objetivando-se desenvolver um modelo que contenha todas as informações fenomenológicas principais e que ao mesmo tempo seja suficientemente flexível, confiável e de real significado prático. Estuda-se a seguir a simulação do comportamento dinâmico de colunas, com concentração de impureza no produto de topo variando de ¿10 POT. 3¿ a ¿10 POT. 6¿ ppm. Utiliza-se como exemplo aplicativo o sistema metanol-água Com base nos resultados discute-se o potencial do modelo para ser usado na análise de sistemas de controle de colunas de elevada pureza, procurando-se explorar diferentes aspectos da teoria do controle: seleção da configuração de controle dual mais adequado, análise dinâmica das iterações (método da matriz dos ganhos), controle dual ideal x real (atraso), controle não linear (função desacopladora) e controle antecipativo-retroativo / Abstract: The main objective of the present study is the mathematical modelling, simulation and control of distillation columns processing high-purity overhead products. The phenomenological aspects of the dynamic behavior of columns are analysed at first to obtain a model which takes into account the main variables, beeing also flexible, reliable and practical. The next step is the simulation of the dynamic behavior of columns with overhead impurities in the range of ¿10 POT. 3¿ to ' 10 POT. 6¿ ppm. Methyl alcohol system was selected as an illustrative case. The potential of the model in the analysis of control systems is discussed, with emphasis in several aspects of the control theory: selecting the most adequate dual control theory: dynamic analysis of interactions (gain matrix methods), ideal versus real dual control (delay), non-linear control (decoupling function) and forward-feedback control / Doutorado / Sistema de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Milton Mori / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T09:56:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tacao_AndreaAssumpcao_M.pdf: 3745174 bytes, checksum: 9f3d8b3bae12dcbe688031395b4acfa5 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: o presente trabalho apresenta a simulação do escoamento gás-sólido do "standpipe" da unidade de FCC da Petrobras-SIX. "Standpipe" é o tubo que transporta catalisador e gás arrastado do reator para o regenerador através de uma contrapressão, com auxílio da gravidade, possuindo um ponto de injeção adicional de gás próximo à descarga. Apenas escoamento em leito móvel é considerado. O objetivo deste estudo é determinar o comportamento do "standpipe", ou seja, contrapressão máxima que pode ser vencida, perfil de pressão e condições de inversão de fluxo de gás (ou fluidização reversa), para que seja possível prever o desempenho do mesmo nas condições de operação. Para tanto, dois modelos matemátícos da literatura foram utilizados, com três expressões de força de interação entre as fases sendo testadas para um deles. Desenvolveu-se um simulador em linguagem FORTRAN. o qual utiliza o método de Runge-Kutta-Gill para solução das equações diferenciais de um dos modelos. Simulações foram executadas para várias condições de vazão de sólidos, contrapressão e aberturas da válvula de descarga. Os resultados obtidos com ambos os modelos não foram concordantes, sendo que apenas um deles fornece respostas condizentes com as condições de operação da unidade. Com este modelo foi realizada uma análise quanto à vazão e localização do gás adicional injetado. Concluiu-se que o "standpipe" em questão opera com bom desempenho, mas em condições próximas aos limites de fluidização reversa, a qual ocasiona paradas da unidade / Abstract: This work presents the simulation of the gas-solid flow through the standpipe of the FCC unity of Petrobras-SIX. Standpipe sends gas and catalysts from riser to the regenerator against a backpressure with the aid of gravity and presents a point of gas injection near the discharge. Only moving bed flow is considered. The objective is to determine the standpipe behavior, that is, the maximum backpressure, the pressure profile and reversed gas flow (or reversed fluidization) conditions in order to predict the pipe performance under the operating conditions. We have used two mathematical models reviewed in the literature and tested three expressions for the force exerted by the gas on the particles. A simulator has been developed in FORTRAN using the Runge-Kutta-Gill method for differential equations solution. Simulations were carried out for many catalyst flow conditions, backpressure and discharge valve opening. Results obtained for each model were not in agreement, but one of the models provides results in agreement with the unity operation conditions. We have used this model to analyze the flow and location of injected gas. We have concluded that the standpipe performance is good but it works with operating conditions near the limit of reversed fluidization, which makes the process to shut down / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ilmar Ferreira Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T17:10:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeixeiraNeto_Alessandro_M.pdf: 6145701 bytes, checksum: 0baf2adc94ed23aec9d0287de7e9070e (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: A determinação das curvas características de torque de acionamento e cálculo dos esforços máximos exercidos sobre os mancais hidrodinâmicos são etapas imprescindíveis não só no projeto da bomba injetora mas também no estudo de cada uma de suas aplicações em motores de combustão Diesel. O objetivo deste trabalho é o estudo da viabilidade da modelagem matemática do eixo de acionamento da bomba injetora. Assim, definida uma aplicação da bomba injetora e seus parâmetros operacionais (rotação do motor e níveis de pressão internos da bomba), um modelo matemático é desenvolvido com o intuito de óbter-se o comportamento dinâmico do eixo de acionamento da mesma. O Método dos Elementos Finitos é empregado para a modelagem do eixo de acionamento representando-o por um rotor flexível. Os esforços que agem sobre o eixo devido a cada um dos mecanismos que estão vinculados ao mesmo (engrenagem de acionamento, mancais hidrodinâmicos, bomba de palhetas, engrenagem do regulado.r e carne) são estudados extensivamente de forma que o modelo reproduza fielmente os carregamentos dinâmicos efetivos da bomba injetora. Um modelo matemático para os esforços do carne, em função do tempo, é desenvolvido a partir do perfil do carne e de uma função obtida experimentalmente para a pressão do cilíndro distribuidor. Modelos linearizados são empregados na caracterização dos esforços dos mancais hidrodinâmicos. Entretanto, no apêndice do trabalho é desenvolvido um modelo matemático, empregando-se o Método dos Elementos Finitos, para a distribuição da pressão na superfície do mancal hidrodinâmico. As etapas de cálculo para a determinação do problema não-linear da configuração de equilíbrio do sistema rotor /mancal são descritas. Os resultados do modelo matemático são comparados àqueles obtidos nos ensaios experimentais ratificando a viabilidade de simulação, via computador, como metodologia alternativa para o comportamento dinâmico do eixo de acionamento da bomba injetora / Abstract: The establishment of the driving torque characteristic curves and the computation of the maximum strains exerted over the journal bearings are fundamental stages to a fuel injection pump design and also to any application study of it in Diesel combustion engines. The objective of this work is the feasibility study of a fuel injection pump driving shaft mathematical modelling. So, once defined a fuel injection pump application and its operating parameters (engine rotation and pressure levels inside the pump), a mathematical model is developed with the purpose of geting its driving shaft dynamic behavior. The finite element method is applied to the driving shaft modelling representing it as a fiexible shaft. The strains that act over the shaft due to each one of the mechanisms that are attached to it (driving gear, journal bearings, rotary vane pump, guide gear and cam) are extensively studied in a way that the model reproduces the fuel injection pump actual dynamic loads. A mathematical model of the cam strains are developed employing the cam shape and an experimental function that describes the piston pressure. Linearized models are employed to establish the journal bearings strains. A mathematical model employing the finite element method is developed in the appendix to describe the pressure distribution over the journal bearing surface. The computation stages to solve the nonlinear problem of the shaft / journal bearing balance configuration are described. The results of the mathematical model are compared to those obtained experimentaly ratifying its feasibility as an alternative methodology to the fuel injection pump driving shaft behavior study / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Mario de Jesus Mendes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T18:29:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carvalho_CesarRobertoGuimaraesde_M.pdf: 2053678 bytes, checksum: c70a8b848430bc2fe8255c7380d9b484 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Um dos maiores problemas encontrados no estudo dos processos de separação por estágios é a grande dimensão dos modelos do processo. Deste modo, a simulação desses processos geralmente envolve um grande número de equações algébrico-diferenciais não-lineares cuja solução requer um elevado esforço computacional. Técnicas para reduzir a dimensão destes modelos facilitariam muito a aplicação da otimização on-line e do controle avançado de tais processos. Estas técnicas são chamadas de métodos de redução e os modelos por elas gerados recebem o nome de modelos reduzidos. Neste trabalho a aplicação do método da colocação ortogonal é estendida à solução de equações às diferenças, a partir do desenvolvimento de uma metodologia que unifica o uso da colocação ortogonal tanto para a solução de equações diferenciais quanto para a de equações às diferenças. O objetivo básico do trabalho é o desenvolvimento de modelos reduzidos para processos de separação por estágios. Para tal, as equações de balanço de massa e energia do modelo pratoa-prato original são reescritas na forma de equações às diferenças finitas e em seguida essas diferenças são aproximadas por técnicas de colocação ortogonal discreta. Os resultados obtidos na simulação de alguns casos exemplos apresentaram uma concordância muito boa com os do modelo prato-a-prato, tanto no estado estacionário quanto no transiente, além de uma redução considerável na ordem do sistema e no tempo de processamento / Abstract: One major problem in the study of stage-based separation process is the large dimensionof the process models. Hence, the sim!Jlationof these processes normallyrequires the solution of a large number of algebraic and differentialequations, associated with prohibitive computacional effort. For on-line optimization and advanced control, models with mallerdimensionswould be desirable. In this work the technique of orthogonal collocation is extended to the solution of difference equations, based on the development of an unified approach for the solution of differentialand difference equations. The main objective ofthis work is the development ofreduced-order models for staged separation processoThe mass and energy balance equations for the original tray-by-tray model are rewritten in the form of finite difference equations, and those are then solved by discrete orthogonal collocation. The results obtained ftom the new approach compare very well with the original trayby-tray model results, both for steady-state and dynamicsconditions. The decrease in computational effort is considerable in the magnitude ofthe problem formulation as well as in the time required for the solution / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Ulisses Caramaschi / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-07-21T21:18:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barata_PauloCesarRosito_D.pdf: 11779670 bytes, checksum: d7860a8004dbecaf1bf4aa8bc7625708 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Nesta tese é apresentado um modelo para a estimação do número de tartarugas marinhas desovando em uma praia em uma temporada de desova, tendo por base dados obtidos por marcação das tartarugas na praia de desova e a contagem do número total de ninhos depositados na praia na temporada. O estimador classicamente utilizado neste problema calcula o número de fêmeas desovando na temporada como sendo a razão entre o número total de ninhos depositados na praia na temporada e o número médio de ninhos depositados por tartaruga na temporada. Caso a cobertura do trabalho de marcação na praia não seja completa, o número médio de ninhos depositados por tartaruga na temporada, conforme calculado diretamente dos dados de campo, será em geral menor do que o número médio real. Este fato, que já foi reconhecido por diversos pesquisadores, faz com que o estimador clássico, caso o número total de ninhos depositados na praia na temporada seja conhecido, produza uma estimativa para o número de tartarugas desovando na temporada em geral maior que o número real. O procedimento aqui proposto aplica uma correção ao estimador clássico mencionado acima, utilizando, no lugar do número médio de ninhos por tartaruga calculado diretamente dos dados obtidos por marcação, um número médio de ninhos estimado através de uma modelagem matemática do processo de observação das tartarugas na praia. A essência do modelo é a análise, feita com o emprego de técnicas de probabilidade, da transformação existente entre a distribuição de probabilidade real do número de ninhos depositados por tartaruga na temporada e a distribuição de probabilidade do número de ninhos depositados por tartaruga na temporada calculada apenas para as tartarugas observadas pela equipe de campo na temporada, na situação em que nem todas as tartarugas tenham sido encontradas por ocasião da desova. O modelo tem suas propriedades estatísticas investigadas por meio de simulações em computador. Os resultados destas simulações mostram que o estimador proposto é essencialmente não-viciado (tem vício relativamente pequeno) e consistente. As simulações permitem também uma estimativa do esforço de trabalho de campo necessário para a obtenção de uma precisão especificada na estimação do número de tartarugas desovando na temporada. São propostos também (1) um procedimento para a construção de um intervalo de confiança para a população estimada, onde é utilizado o método do bootstrap, um dos chamados métodos de reamostragem, e (2) um teste para o modelo; ambos têm sua validade investigada também por simulações em computador. Como exemplo, o modelo é aplicado às tartarugas marinhas Caretta caretta desovando na Praia do Forte, estado da Bahia, utilizando-se dados colhidos pelo Projeto Tartaruga Marinha (Projeto TAMAR), do Instituto Brasileiro do Meio Ambiente e dos Recursos Naturais Renováveis (IBAMA). Por fim, algumas possíveis extensões do modelo são sugeridas / Abstract: ln this thesis, a model for the estimation of the number of sea turtles nesting on a beach in a season is presented, based on data gathered by tagging the turtles on the nesting beach and counting the total number of nests laid on the beach in the season. The estimator classically used in this kind of problem calculates the number of females nesting in the season as the ratio between the total number of nests laid on the beach in the season and the mean number of nests laid per turtle in the season. If the beach tagging coverage is not complete, the mean number of nests laid per turtle in the season directly calculated from the beach data will be generally smaller than the actual mean number. As a result of this fact, already recognized by several researchers, the classical estimator, when the total number of nests laid on the beach in the season is known, produces an estimate for the number of turtles nesting in the season generally greater than the actual number of turtles. The procedure proposed here applies a correction to the classical estimator mentioned above, using, instead of the mean number of nests per turtle directly calculated from the data gathered through tagging, a mean number of nests estimated through a mathematical model of the sampling of the turtles on the beach. The essence of the model is the analysis, using the probability theory, of the transformation occurring between the actual probability distribution of the number of nests laid per turtle in the season and the probability distribution of the number of nests laid per turtle in the season calculated only for the turtles found by the tagging team in the season, whenever the beach tagging coverage is not complete. The model has its statistical properties investigated by means of computer simulations. The results of these simulations show that the proposed estimator is essentially unbiased (it has a relatively small bias) and consistent. The simulations also allow an estimate of the beach tagging coverage necessary to obtain a specified precision in the estimation of the number of turtles nesting in the season. A procedure for the construction of a confidence interval for the estimated population, using the bootstrap method, and a test of the model are also proposed. Both have their validity checked by means of computer simulations. As an example, the model is applied to the Caretta caretta sea turtles nesting on Praia do Forte, Bahia, Brazil, using data gathered by Projeto Tartaruga Marinha (TAMAR Project / IBAMA), the Brazilian sea turtle conservation program. Finally, some possible extensions of the model are proposed / Doutorado / Ecologia / Doutor em Ciências

Orientador: Rubens Maciel Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T03:07:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dechechi_EduardoCesar_M.pdf: 3893826 bytes, checksum: 8667d9cd12409e9e17eac0b09dc989de (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: o assunto principal deste trabalho é o desenvolvimento e a aplicação da técnica de controle avançada preditiva DMC (Dynamic Matrix ControI) a um processo fermentativo contínuo de múltiplo estágios com reciclo de microorganismos, de porte industrial. O processo fermentativo considerado neste trabalho apresenta fortes não linearidades, características de sistemas distribuídos, as quais juntamente com a presença de atraso nos instrumentos de medida da concentração de açúcares dificultam muito a qualidade das ¿ações do controlador. Não se verifica na literatura trabalhos aplicando esta técnica de controle avançado (DMC) a esta importante classe de processos encontrados na Engenharia Química. A motivação para o emprego dos controladores DMC deu-se pela grande potencialidade apresentada por este algoritmo para os mais variados sistemas, inclusive considerando-o como um dos mais populares para aplicações industriais. Desta forma o presente trabalho objetivou analisar o comportamento dinâmico deste processo, definir malhas de controle, estudar e aplicar a estratégia de controle avançado preditivo DMC, tanto na forma regulatória como supervisória e comparar o desempenho deste com os obtidos utilizando-se a estratégia de controle clássica PID. O conjunto de atividades realizadas, que possibilitaram o desenvolvimento e a implementação do algoritmo preditivo DMC, pode ser considerado como um procedimento metodológico para o projeto e sintonia desta classe de controladores / Abstract: The main subject of this work is the application and development of the advanced predictive control strategy, DMC 'Dynamic Matrix ControI', to an industrial continuous fermentation process in multiple stages with cells recyc1e. This fermentation process presents higher nonlinearities (a characteristics of distributed systems) and time-delay in the measurement analysis of TRS 'Total Reductor Sugars'. These facts make very difficult for the controller to define an efficient action to be taken. It is not easily found in the available literature application of predictive controLlaws for this complex and very important c1ass of chemical process. The motivation to work with DMC controllers is directly linked to the high potentiality shown by this algorithm for various systems, specially considering that this is one of the most popular control strategies in industrial applications. Concluding, the objective was to analyze the dynamic behavior of this process, to define control loops, to study and to apply this advanced predictive control strategy, DMC, to an industrial fermentation processo This was performed in two fashions: in the regulatory way and in the supervisory way. A comparison with the c1assic PID strategy is also presented. The set of the activities, that made possible the implementation of the predictive algorithm DMC, can be considered as a methodology for the design and tuning of this kind of controllers / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientadores: Cesar Augusto Moraes de Abreu, Chang Tien Kiang / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-22T08:14:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Witkoski_NilsonAndreis_M.pdf: 11915383 bytes, checksum: 452fe9dd3e457729cf1bff9db82eb096 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Realizamos o estudo de um escoamento multicamadas em processos de fabricação de filmes planos à base de polímeros de Poli (Etileno Tereftalato). As soluções numéricas das equações do modelo foram obtidas pelo Método dos Elementos Finitos, utilizando-se o pacote computacional POLYFLOW. As propriedades reológicas dos polímeros foram determinadas em fluxo de cisalhamento e ajustadas a modelos de Bird-Carreau. Estudamos o processo de formação das interfaces entre as camadas através da simulação bidimensional de escoamentos bicomponentes em desenvolvimento. Investigamos a influência de diversos fatores, tais como, os ângulos e as velocidades de introdução das camadas, a razão das viscosidades dos polímeros e a geometria do canal no ponto de confluência. A partir dos valores das deformações elongacionais sofridas pelos fluidos na interface, fazemos considerações sobre os comportamentos que podem levar à ocorrência de instabilidades interfaciais nesta região. Por meio de simulações em duas dimensões, estudamos o comportamento do escoamento de 4 camadas assimétricas dentro da caixa de coextrusão quanto à distribuição das espessuras e dos tempos de residências das camadas, à uniformidade das espessuras das camadas, às perdas de cargas do escoamento e aos efeitos térmicos. Realizamos a simulação em três dimensões do escoamento em uma fieira do tipo cabide, porém, limitada a um único polímero passando através dela. Estudamos a uniformidade da vazão na saída da fieira em função de diversos parâmetros do processo, das propriedades do polímero e da sua geometria. Fazemos considerações sobre o comportamento de um escoamento multicamadas na mesma fieira. A comparação dos resultados do modelo com os dados obtidos em uma planta industrial foi satisfatória, consistindo, pois, em um instrumento valioso na compreensão do processo de coextrusão, bem como no desenvolvimento de novos equipamentos / Abstract: Nmnerical simulations of a multilayer flow has been undertakenin a process for producing Poly (Ethylene Terephtalate) flat films. Viscosity functions are fitted by Bird-Carreau models. The temperature dependence of viscosity follows the Arrhenius equations. The motion equations are solved by POLYFLOW, a Finite ElementMethod program for viscous and viscoelastics flow simulations. Bidimensional numerical simulations of the entry flows in a bicomponent coextrusion are carried out to study the interface development. The effects of the layers entry velocity matching, layer viscosity ratio and channel geometry are investigated based on the interface shear and extensional deformations. Correlations of the interface behaviour with the occurence of interface instabilities are proposed. Bidimensional numerical simulations of a 4-layer assymmetric parallel coextrusion are made to investigate the residence time distribution, the role of viscous and conductive heat-transfers i11the flow and the layers thickness variations due to opera6ng conditions changes. Three dimensional simulations of the flow inside a linearly tapered coathanger fiat die are carried out, but limited to one fluid only. These simulations are aimed at studying the effects of the process parameters and the die geometry on the trhoughput uniformity along the die width. Considerations are made about the behaviour of the multilayer flow in the same die. The calculated results have correlated well with experimental values obtained in the industrialline, so, the proposed model may be applied to improve the understanding of the coextrusion flows as well as to the design of new equipments / Mestrado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Vinicius Amaral Armentano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:02:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sacchi_LuisHenrique_M.pdf: 7567752 bytes, checksum: 7824c0b8e2f8e9bcfbc63ee5eb48371e (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Este trabalho aborda o problema de programação de tarefas no ambiente de produção ftow Shop flexível,também conhecido comoftow shop com máquinas paralelas. Algoritmos genéticos são utilizados para minimizar o tempo de processamento de todas as tarefas, isto é, o makespan. Implementações clássicas, baseadas em conhecimento e híbridas são apresentadas. Os algoritmos genéticos são comparados com as principais heurísticas da literatura e com um limitante inferior. Estratégias de busca local também são analisadas / Abstract: This work addresses the scheduling of jobs in a flexible flow shop or flow shop with parallel machines. The problem of minimizing the makespan is tackled by genetic algorithms. Classical, knowledge based and hybrid implementations are presented. The genetic algorithms are compared with the main heuristics from the literature and also with a lower bound. Local search strategies are also analysed. / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Florencia Cecilia Menegalli / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T11:05:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MatosChamorro_RodrigoAlfredo_D.pdf: 5645239 bytes, checksum: c12e05a496e2e50df9dfefdba15bbfd2 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: O objetivo do trabalho foi desenvolver um modelo matemático baseado nas equações de balanço de energia térmica e de continuidade, às condições internas do extrusor de rosca dupla co-rotacional, para predizer os perfis de temperatura da farinha de soja desengordurada ao longo do extrusor. Para desenvolver o modelo matemático fizeram-se as seguintes considerações: as propriedades termo físicas do produto (conductividade térmica e calor especifico) são dependentes da temperatura e do conteúdo de umidade do produto; da configuração geométrica do extrusor; e das condições de processamento. O material fundido é considerado como fluido não newtoniano e a viscosidade aparente é dependente da temperatura, da taxa de deformação e do conteúdo de umidade do produto. Com esse modelo matemático foi escrito um programa de computador em C++, que permitiu simular o perfil de temperatura do produto ao longo do extrusor, Através das simulações foram determinados os valores de velocidade rotacional da rosca, velocidade de alimentação do produto, a distribuição de temperatura do cilindro e os parâmetros de ajuste (Nu, f, p), que influenciam o perfil de temperatura do produto ao longo do extrusor. O conteúdo de umidade não influencia o perfil de temperatura, mas tem se mostrado que afeta na geração de energia por dissipação viscosa e na viscosidade aparente. O modelo teórico mostrou uma boa capacidade de predição do perfil de temperatura de amido extrusado, comparado com dados experimentais encontrados na literatura para a mesma configuração geométrica do extrusor / Abstract: The aim of this work was the development of a mathematical model from the thermal energy balance equation and of continuity to predict the temperature profile of soy flour defatted in a co-rotational twin screw extruder. The following considerations were made for the development of the mathematical model; the physical thermal properties of the product depend on its temperature and moisture content, geometrical form of screw and processing conditions. The melted material is considered as non-Newtonian fluid and the apparent viscosity is dependent on temperature, shear rate and moisture content. A computer program written in C++ language was developed with this mathematical model. It permits to simulate the temperature profile of the material in the extruder. Through this simulation, screw rotational speed, material feeding speed, barrel temperature and the parameters fitting (Nu, f, p), to influence the temperature profile of material, was observed. The moisture content does not influence the temperature profile, but this affects energy generation by viscous dissipation and apparent viscosity. This mathematical model has a good ability to predict the profile temperature of starch, when compared with experimental result found in the literature for the same geometrical twin screw configuration / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Aparecida Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T20:18:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_JeffersonLuizGomes_M.pdf: 3696982 bytes, checksum: 3fce1222232deb94369d23f01a491a16 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Neste trabalho foi testada a eficiência do software DryPak para projetos de secadores pneumáticos. Para isto, foram utilizados dados experimentais da literatura relativos a dois materiais, a saber: amido de mandioca e areia, higroscópio e não-higroscópio, respectivamente. Como o software trabalha com coeficientes de transferência de calor e massa constantes, foi desenvolvida uma metodologia em que se determinava o comprimento de pequenas divisões do secador com estes coeficientes constantes, fixando-se o valor final do teor de umidade do sólido em cada uma destas divisões.Assim, o comprimento total do secador era determinado pela soma dos comprimentos das divisões. Foi observado que o teor de umidade perdida no trecho com variação de porosidade e o comprimento deste trecho com variação de porosidade e co comprimento das divisões. Foi observado que o teor de umidade perdida no trecho com variação de porosidade e o comprimento deste trecho são funções do teor de umidade inicial do sólido e da razão entre as vazões das correntes sólidas e gasosa. Fez-se a comparação de correlações para números de Nusselt e de analogias de transferência de calor e massa. A correlação de Frossling e a analogia de Lewis conduziram aos melhores resultados para simulados simulados o Dry Pak / Abstract: The efficiency of the software DryPak was tested in this work using experimental data from the literature, The used data refer to two kinds of products: cassava starch and sand, hygroscopic and non-hygroscopic, respectively. As the software works with constant heat and mass transfer coefficients, an apropriate methodology was developed to simulate the pneumatic drying. It was made by dividing the dryer in sections where the finaI moisture content was fixed and the section lenght determined. Total dryer lenght was the correspondent sum of the sections lenght. It was observed that the withdrawn moisture content tn the variable voidage lenght and the value of this lenght were functions of the initial moisture content and the solid/gas mass flow ratio. A comparison among different Nusselt number correlations and heat and mass transfer analogies were made. Frossling correlation and Lewis analogy presented the best results for the DryPak simulated data. The Ackermann correction was also tested and did notproduce different results from those obtained without the correction / Mestrado / Engenharia de Processos / Mestre em Engenharia Química