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WALDEMIR SOARES DA COSTA – TESE PPGEP 2015.pdf: 7105919 bytes, checksum: 23f299de189a3af192ed30f53d82a776 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T14:27:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1
WALDEMIR SOARES DA COSTA – TESE PPGEP 2015.pdf: 7105919 bytes, checksum: 23f299de189a3af192ed30f53d82a776 (MD5)
Previous issue date: 2015-07-17 / Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento da transferência de
calor em polpa de jaca acondicionada em recipiente cilíndrico. O estudo apresenta
a solução para a equação de difusão com condição de contorno de primeiro tipo
variável. Foi desenvolvida uma modelagem físico-matemática para solução de um
problema direto de difusão de calor bidimensional, no interior de um recipiente
cilíndrico contendo polpa de jaca. O método dos volumes finitos com formulação
totalmente implícita foi usado para resolver o problema direto e, por conseguinte,
determinar a distribuição de temperatura. O meio pastoso, homogêneo e
isotrópico, foi considerado estacionário e, assim, eventuais trocas convectivas e
radioativas no interior do meio foram negligenciadas. Dois softwares em Fortran
foram desenvolvidos visando, primeiro, à solução do problema de estimativa da
difusividade térmica utilizando-se, como função objetivo, o qui-quadrado e o
outro para a solução do problema direto. Conjuntamente, foi usado um aparato
experimental para a análise inversa (problema inverso). O sistema físico
experimental consistiu de dois recipientes cilíndricos de alumínio de dimensões
diferentes, que foram preenchidos com polpa de jaca para a qual se estimou a
difusividade térmica. Dois termopares conectados a um termômetro digital de dois
canais mediram as temperaturas no centro e na interface entre a polpa e o
recipiente. As medidas foram enviadas a um computador via RS-232 e salvas em
arquivo, através do software Data logger. No que concerne ao problema direto,
um modelo de condução de calor bidimensional, com simetria radial e axial, foi
usado para obter a resposta transiente das temperaturas medidas no centro e no
contorno do cilindro. Quando comparados aos valores da literatura, os resultados
obtidos se mostraram coerentes, ou seja, o software desenvolvido neste trabalho
pode ser considerado válido, sendo que este pode ser utilizado para outras
simulações. Mostraram, também, que a solução proposta representa
satisfatoriamente o processo de tratamento térmico de polpa de jaca
acondicionada em embalagens cilíndricas proporcionando segurança alimentar
com um menor custo de energia. Conhecida a difusividade térmica em função da
temperatura local, é possível precisar o tempo adequado de tratamento térmico,
tornando desnecessária a realização de experimentos a cada vez que um novo
recipiente cilíndrico for utilizado para armazenar o produto. / This work aims to study the heat transfer behavior in jackfruit pulp packed in
cylindrical container. The study presents the solution to the diffusion equation type
boundary condition for first variable. A physical-mathematical model for solving the
problem of a direct two-dimensional diffusion of heat in the interior of a cylindrical
container containing jackfruit pulp has been developed. The finite volume method
with fully implicit formulation was used to solve the direct problem and therefore,
determine the temperature distribution. The medium viscous, homogeneous and
isotropic, was considered stationary and thus any radioactive and convective
exchanges within the medium they were neglected. Two software in Fortran were
developed first to find the solution of the estimated thermal diffusivity problem using
as objective function, the chi-square and also for solving the direct problem it self.
Together, an experimental apparatus was used to analyze the reverse (inverse
problem). The experimental physical system consisted of using two cylindrical
aluminum containers of different dimensions, which were filled with jackfruit pulp
for which the thermal diffusivity is estimated. Two thermocouples connected to a
digital two channel thermometer measured temperatures at the center and at the
interface between the pulp and the container. The measures were sent to a computer
via RS-232 and saved in a file, through the Data Logger software. Concerning to the
direct problem a two-dimensional heat conduction model with radial and axial
symmetry it has been used for the transient response of the measured temperatures at
the center and the cylinder contour. Compared to literature values, the results
obtained were consistent, so, the software developed in this work can be considered
valid and this can be used for other simulations the results. Also showed that the
proposed solution represents satisfactorily the heat treatment process of wrapped
jackfruit pulp in cylindrical packaging providing food security with a lower energy
cost. As we know the thermal diffusivity an depending on the local temperature is
possible to determine the timing of heat treatment, making it unnecessary to perform
experiments each time a new cylindrical container is used to store the product.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:localhost:riufcg/265 |
| Date | 07 February 2018 |
| Creators | COSTA, Waldemir Soares da. |
| Contributors | SILVA, Wilton Pereira da., ATAÍDE, Jair Stefanini Pereira de., SILVA, Cleide Maria Diniz Pereira da Silva e., LINS, Marcos Antonio Amaral., BATISTA, Francisco Alves. |
| Publisher | Universidade Federal de Campina Grande, PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS, UFCG, Brasil, Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Biblioteca de Teses e Dissertações da UFCG, instname:Universidade Federal de Campina Grande, instacron:UFCG |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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