Aplicação de material de mudança de fase como armazenador de energia térmica em sistema de secagem solar
| dc.contributor.advisor1 | Alves, Niédja Marizze Cezar | |
| dc.contributor.advisor1ID | 010.043.454-10 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9661006374047977 | pt_BR |
| dc.contributor.referee1 | Alves, Niédja Marizze Cezar | |
| dc.contributor.referee1ID | 010.043.454-10 | pt_BR |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/9661006374047977 | pt_BR |
| dc.contributor.referee2 | Koetz, Marcio | |
| dc.contributor.referee2ID | 892.874.600-00 | pt_BR |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/8918968565917194 | pt_BR |
| dc.contributor.referee3 | Oliveira, Maria da Conceição Trindade Bezerra e | |
| dc.contributor.referee3ID | 057.504.474-80 | pt_BR |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/4028199517123822 | pt_BR |
| dc.contributor.referee4 | Silva, Débora Rafaelly Soares | |
| dc.contributor.referee4ID | 051.524.284-58 | pt_BR |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/8315394281217758 | pt_BR |
| dc.creator | Silva, Thiago Aurélio Arruda | |
| dc.creator.ID | 045.496.031-00 | pt_BR |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/8416753106422889 | pt_BR |
| dc.date.accessioned | 2022-11-28T19:51:10Z | |
| dc.date.accessioned | 2024-10-02T02:58:40Z | |
| dc.date.available | 2021-10-16 | |
| dc.date.available | 2022-11-28T19:51:10Z | |
| dc.date.available | 2024-10-02T02:58:40Z | |
| dc.date.issued | 2021-08-30 | |
| dc.description.abstract | The drying process has been employed by human beings since the dawn of civilizations and it has become essential in industrial and food preservation processes. Among the drying methods, solar drying has been commonly discussed in the literature in recent years as a sustainable and low-cost option, despite its disadvantages, especially due to its intermittent nature. As a measure to mitigate this limitation, heat storage systems are applied in solar drying in order to accumulate heat during the day and continue dehydration at night or cloudy periods. Latent accumulation has been shown to be promising through the use of so-called phase change materials. Among these products, biological materials such as vegetable waxes stand out, as they are a sustainable alternative to paraffin. Brazil, being a country with a high incidence of solar irradiation, has the potential for solar drying through heat storage. In view of this, the general objective of the present work was to study the application of biological phase change materials in solar drying, in the Brazilian Midwest region. In order to meet the specific objectives, this work was divided into three chapters, as follows: Chapter 01 – assess the feasibility of using biological phase change materials in solar drying systems; Chapter 02 – evaluate the performance of a solar dryer with a latent heat thermal energy storage system, based on biological material; Chapter 03 – determine the drying kinetics curves of native product, with latent heat accumulation in solar drying and recommend a better fit mathematical model. The first study evaluated the use of type 3 carnauba, soy, palm and paraffin waxes as latent heat storage. Palm wax proved to be more promising for this purpose, with a melting temperature range more adjusted to solar drying, accumulating 239.04 J per gram of product. The second chapter addressed the construction and evaluation of the thermal performance of a conventional indirect solar dryer and one with heat storage, based on palm wax. In this, the dryer with thermal storage system, presented, on the day of best performance, the maximum temperature of 82.7 °C, average thermal efficiency of 103.97% and average mass efficiency of 67.68%. In the third chapter, nine mathematical models were adjusted to the data of drying kinetics of cashew nuts, in a solar dryer with thermal energy storage, using palm wax, and in a conventional indirect solar dryer. The Diffusion Approximation model better fit the drying curves of the first equipment, while Cavalcanti and Mata's model fits the second one. On June 15th and 16th, the dryer with storage showed higher estimated drying rates than the dryer with the absence of this thermal mechanism. Finally, the drying method, with thermal energy storage, based on biological phase change materials, demonstrated superior characteristics to paraffin, especially with regard to palm wax. This wax had a greater adaptation to the climatic conditions of the Midwest Region. The dryer with palm wax presented better performance, being possible to be used in products from family farming. | pt_BR |
| dc.description.resumo | O processo de secagem tem sido empregado pelos seres humanos desde os primórdios das civilizações e tornou-se essencial em processos industriais e de conservação de alimentos. Dentre os métodos de secagem, a solar tem sido comumente abordada na literatura nos últimos anos, como uma opção sustentável e de baixo custo, apesar das desvantagens, especialmente devido a sua natureza intermitente. Como medida a se mitigar essa limitação, sistemas de armazenamento de calor são aplicados na secagem solar, a fim de acumular calor durante o dia e dar continuidade a desidratação em períodos noturnos ou nublados. O acúmulo por via latente tem se mostrado promissor, por meio da utilização dos chamados materiais de mudança de fase. Dentre esses produtos, destaca-se os materiais biológicos, como as ceras vegetais, por serem uma alternativa sustentável em relação a parafina. O Brasil, por ser um país com elevada incidência de irradiação solar, possui potencial para secagem solar por meio de armazenamento de calor. À vista disso, o objetivo geral do presente trabalho foi estudar a aplicação de materiais de mudança de fase biológicos na secagem solar, na região Centro-Oeste brasileira. A fim de se atender os objetivos específicos, dividiu-se este trabalho em três capítulos, sendo: Capítulo 01 – avaliar a viabilidade do uso de materiais de mudança de fase biológicos em sistemas de secagem solar; Capítulo 02 – avaliar a performance de um secador solar com sistema de armazenamento de energia térmica por calor latente, a base de material biológico; Capítulo 03 – determinar as curvas de cinética de secagem de produto nativo, com acúmulo de calor latente em secagem solar e recomendar modelo matemático de melhor ajuste. O primeiro estudo avaliou o uso das ceras de carnaúba tipo 3, soja, palma e da parafina como armazenadores de calor latente. A cera de palma demonstrou ser mais promissora para este fim, com faixa de temperatura de fusão mais ajustada a secagem solar, acumulando 239,04 J por grama de produto. O segundo capítulo abordou a construção e a avaliação do desempenho térmico de um secador solar indireto convencional e de um com armazenamento de calor, a base de cera de palma. Neste, o secador com sistema de armazenamento térmico, apresentou, no dia de melhor desempenho a temperatura máxima de 82,7 °C, rendimento térmico médio de 103,97% e eficiência mássica média de 67,68%. No terceiro capítulo, ajustou-se nove modelos matemáticos aos dados de cinética de secagem de pseudofrutos de caju, em secador solar com armazenamento de energia térmica, por meio da cera de palma, e em secador solar indireto convencional. O modelo de Aproximação da Difusão ajustou-se melhor as curvas de secagem do primeiro equipamento, enquanto o de Cavalcanti e Mata as do segundo. Nos dias 15 e 16 de junho, o secador com armazenamento apresentou taxa de secagem estimadas mais elevadas que o secador com a ausência desse mecanismo térmico. Por fim, o método de secagem, com armazenamento de energia térmica, com base em materiais de mudança de fase biológico, demonstrou características superiores à parafina, especialmente quanto a cera de palma. Esta cera teve uma maior adaptação as condições climáticas da Região Centro-Oeste. O secador com a cera de palma apresentou melhor performance, sendo possível o uso em produtos oriundos da agricultura familiar. | pt_BR |
| dc.description.sponsorship | CAPES | pt_BR |
| dc.identifier.citation | SILVA, Thiago Aurélio Arruda. Aplicação de material de mudança de fase como armazenador de energia térmica em sistema de secagem solar. 2021. 73 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Mato Grosso, Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas, Rondonópolis, 2021. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | https://ri.ufr.edu.br/handle/123456789/12449 | |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | Universidade Federal de Mato Grosso | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.publisher.department | Instituto de Ciências Agrárias e Tecnológicas (ICAT) – Rondonópolis | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFMT CUR - Rondonopólis | pt_BR |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS::ENGENHARIA AGRICOLA | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Cera de palma | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Rendimento térmico | pt_BR |
| dc.subject.keyword | Cinética de secagem | pt_BR |
| dc.subject.keyword2 | Palm wax | pt_BR |
| dc.subject.keyword2 | Thermal yield | pt_BR |
| dc.subject.keyword2 | Drying kinetics | pt_BR |
| dc.title | Aplicação de material de mudança de fase como armazenador de energia térmica em sistema de secagem solar | pt_BR |
| dc.type | Dissertação | pt_BR |