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Transferência de calor transiente na agitação linear intermitente de latas/ Transient heat transfer by intermittent shake of cans

Gumerato, Homero Ferracini; Schimdt, Flávio Luís; Goldoni, José Santo
2007-09-01

Resumo em português Foi estudada a transferência de calor transiente na agitação linear e intermitente (ALI) de embalagens metálicas contendo simulantes de alimentos, objetivando-se sua aplicação em processos de pasteurização ou esterilização e conseqüentes tratamentos térmicos mais eficientes, homogêneos e com produto de melhor qualidade. Foram utilizados quatro meios fluidos simulantes de alimentos de diferentes viscosidades e massas específicas: três óleos e água. Foram c (mais) ombinados efeitos de cinco tratamentos, sendo: meio simulante (4 níveis), espaço livre (3 níveis), freqüência de agitação (4 níveis), amplitude de agitação (2 níveis) e posição das latas (4 níveis). Os ensaios de aquecimento e resfriamento foram feitos em tanque com água à temperatura de 98 °C e 17-20 °C, respectivamente. Com os dados de penetração de calor em cada experimento, foram calculados os parâmetros de penetração de calor fh, jh, fc e jc. Os resultados foram modelados utilizando-se grupos de números adimensionais e expressos em termos de Nusselt, Prandtl, Reynolds e funções trigonométricas (com medidas de amplitude e freqüência de agitação, espaço livre e dimensões da embalagem). Foram estabelecidas as duas Equações gerais para as fases de aquecimento e resfriamento: Nu = ReA –0,199.Pr –0,288.sen(xa/AM)0,406.cos(xf/FA)–1,039.cos((xf/FA).(EL/H).p)–4,556 Aquecimento Nu = 0,1295.ReA–0,047.Pr –0,193.sen(xa/AM)0,114.cos(xf/FA)–0,641.cos((xf/FA).(EL/H).p)–2,476 Resfriamento O processo de ALI pode ser aplicado em pasteurizadores ou autoclaves estáticas horizontais e verticais, com modificações simples. Concluiu-se que a ALI aumenta significativamente a taxa de transferência de calor, tanto no aquecimento como no resfriamento. Resumo em inglês The transient heat transfer during the intermittent and linear shaking of tin plate cans containing simulating food was studied in order to apply this technology in the pasteurization and sterilization processes, achieving energy economy and higher food quality. Transient heat transfer was carried out in four different simulating media: water, Neutral oil 150 and 500 and Bright stock oil. Five treatment combinations were prepared: simulating media (4 levels), head space ( (mais) 3 levels), agitation frequency (4 levels), length of agitation (2 levels) and can positions (4 levels). Heating and cooling tests were carried out respectively in a boiling water tank at 98 °C and in a cool water tank at 17-20 °C. Heat transfer parameters (fh, jh, fc and jc) for each test were calculated and the results expressed using dimensionless numbers relations as Nusselt, Prandtl and Reynolds and trigonometric functions. Two equations were defined: Nu = ReA –0,199.Pr –0,288.sen(xa/AM)0,406.cos(xf/FA)–1,039.cos((xf/FA).(EL/H).p)–4,556 Heating Nu = 0,1295.ReA–0,047.Pr –0,193.sen(xa/AM)0,114.cos(xf/FA)–0,641.cos((xf/FA).(EL/H).p)–2,476 Cooling The intermittent linear shaking increases significantly the heat transfer rates in the heating and in the cooling process phases. This system could be adapted to static pasteurizer or sterilizer with simple internal structure modifications.

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Uso de transdutores de fluxo de calor no estudo da transferência de calor em alimentos embalados/ The use of heat flux transducers to study heat transfer in canned foods

Carciofi, B.; Güths, S.; Laurindo, J. B.
2002-12-01

Resumo em português A densidade de fluxo de calor que atravessa uma superfície é classicamente determinada mediante a medição das temperaturas apropriadas e da aplicação da Lei de Fourier. Uma alternativa a esse procedimento é a utilização de transdutores de fluxo de calor, os quais geram um sinal elétrico proporcional ao fluxo térmico que os atravessa. Neste trabalho, processos de aquecimento e de resfriamento de alimentos foram estudados em laboratório, utilizando-se um recipie (mais) nte de vidro cilíndrico para simular uma embalagem. Dois transdutores de fluxo de calor a gradiente tangencial foram previamente instalados no recipiente, revestindo completamente a superfície lateral do mesmo. O recipiente contendo a amostra foi inserido em banho de água circulante à temperatura constante. Os sinais fornecidos pelos transdutores e por termopares inseridos no interior do recipiente foram registrados por um sistema de aquisição de dados computadorizado. Os resultados obtidos com o uso dos transdutores foram comparados com aqueles obtidos através de balanços de energia realizados a partir dos dados experimentais de evolução temporal das temperaturas da amostra junto à superfície interna da embalagem e no centro da mesma. A comparação mostrou que os transdutores de fluxo de calor a gradiente tangencial puderam determinar os fluxos de calor, com tempo de resposta característico dos termopares. Os resultados apresentados mostraram a viabilidade de utilização desses fluxímetros no estudo não destrutivo e não invasivo dos processos de aquecimento e de resfriamento de alimentos, fornecendo informações complementares àquelas obtidas pelo uso de termopares instalados no interior da embalagem. Resumo em inglês Heat flux determination in thermal processes is classically carried out by appropriate temperature measurements and the application of the Fourier Law. An alternative to this procedure is to determine the heat flux that crosses a surface using heat flux transducers, thus producing heat flux dependent signals. In this work, heating and cooling processes of foods were studied in the laboratory using a cylindrical glass container with the external surface covered by two heat (mais) flux meters. Water, maintained at a constant temperature by a thermostatically controlled bath, was circulated within an external jacket to promote heating or cooling of the sample-container system. The signals provided by the transducers and thermocouples placed inside the container were registered by an on-line data acquisition system. Comparison of the results from the heat flux meters with those calculated by using the sample temperature histories and energy balances in the container-sample system showed to be in good agreement with each other. The time-response of the heat flux meters had the same magnitude as those obtained by the thermocouples. The results showed that heat transducers could be used to carry out non-destructive heat flux measurements in heating and cooling processes of foods, supplying additional information to those obtained by thermocouples installed inside the container.

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Análise computacional do fenômeno de transferência de calor em paredes divisórias do tipo dry wall/ Computational analysis of the heat transfer through cold-formed steel frame panel under fire condition

Alves, Maurício C.; Batista, Eduardo de Miranda
2007-06-01

Resumo em português O presente trabalho visa a fornecer uma contribuição ao estudo dos perfis formados a frio sob altas temperaturas, em conseqüência da deflagração de um incêndio. Especificamente, abordam-se assuntos inerentes ao fenômeno da transferência de calor em paredes do tipo steel frame - dry wall com ou sem isolamento térmico na cavidade. Para tanto, propõem-se modelos computacionais capazes de fornecer, com certa precisão, o valor de temperatura em qualquer ponto do si (mais) stema estudado. Dessa forma, é possível, então, traçar configurações de distribuição de temperatura (uniforme ou não-uniforme) na seção transversal dos montantes que constituem o painel, fornecendo subsídios para análise de estabilidade e pós-flambagem dos elementos estruturais em questão. As simulações numéricas de transferência de calor são efetuadas com auxílio dos programas computacionais ABAQUS e SAFIR, ambos baseados no método dos elementos finitos. Resumo em inglês The present work aims to give a contribution to the study of cold-formed steel members under fire condition. Specifically, the heat transfer in light steel framed walls with or without thermal insulation was studied. For this, computational models are applied to obtain, with acceptable precision, the values of temperature in any position of the structural system. In this way, it will be possible to describe the temperature distribution (uniform or non-uniform) over the cr (mais) oss-section of the studs that constitute the panel, giving subsidies for stability and pos-buckling analyses of the structural members. The numerical simulations of heat transfer are developed with the aid of computational programs ABAQUS and SAFIR, both based on the finite element method.

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Determinação do coeficiente convectivo de transferência de calor de figos submetidos ao resfriamento rápido/ Determination of the convective heat transfer coefficient of fig fruits submitted to forced air precooling

Amendola, Mariangela; Dussán-Sarria, Saul; Rabello, Anderson A.
2009-04-01

Resumo em português Este trabalho busca, como função principal, determinar o valor do coeficiente convectivo de transferência de calor através da metodologia de modelagem matemática e simulação numérica associada ao processo experimental previamente realizado, de resfriamento rápido com ar forçado de figos "Roxo de Valinhos". O objetivo foi comparar o resultado com o definido pelo ajuste entre os dados experimentais e o uso de equação empírica da literatura, já realizado. Para (mais) a predição da temperatura próximo ao centro das frutas, considerou-se o modelo da lei de Fourier em coordenadas esféricas e se implementaram algoritmos segundo os métodos de diferenças finitas e dos elementos finitos para os modelos unidimensional e tridimensional, respectivamente. O estabelecimento do referido valor se dá a partir da comparação desses dados simulados com os dados experimentais. Os valores resultantes dos dois modelos foram coincidentes e resultaram menores valores residuais que o obtido pela equação empírica; além disso, a representatividade da curva simulada mostra que a atual metodologia é mais precisa que a anteriormente realizada e, portanto, adequada para este e trabalhos futuros. Resumo em inglês The main purpose of this study is to determine the convective heat transfer coefficient value by using the methodology of mathematical modeling and numerical simulation associated with the experimental process previously performed, of the forced air precooling of the figs type 'Roxo de Valinhos'. The objective was to compare the result with the one determined by fitting an empirical equation from the literature to the experimental data. For the prediction of the temperatu (mais) re, near to the center of fruits, the Fourier law model was considered. Algorithms employing the finite differences and finite elements methods were implemented for the one-dimensional and three-dimensional models. The establishment of the referred value was performed through the comparison of these simulated data with the experimental data. The resulting values of the two models were coincident and generated a smaller residual value than the one obtained by the empirical equation. Furthermore, the representation of the simulated curve shows that the methodology of the mathematical modeling and numerical simulation is more accurate than the previous one and suitable for this and future work.

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COMPARAÇÃO ENTRE TÉCNICAS NUMÉRICAS PARA A RESOLUÇÃO DO PROBLEMA DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM ALIMENTOS ENLATADOS

RODRIGUES, A.D.; SCHMIDT, F.L.; VITALI, A.A.; TEIXEIRA NETO, R.O.; TEIXEIRA, A.A.; GERMER, S.P.M.; SADAHIRA, M.S.
1998-05-01

Resumo em português Este trabalho apresenta a comparação das técnicas de resolução numérica de Diferenças Finitas e Runge-Kutta-Gill de 4a ordem com passo de integração variável para a simulação do modelo de transferência de calor em regime transiente bidimensional em coordenadas cilíndricas e unidimensional em coordenadas esféricas, aplicado a alimentos enlatados processados em autoclave, observando-se a rapidez e a precisão de integração comparados aos perfis reais de tem (mais) po/temperatura, incluindo desvios de processo. Além disso, uma análise de sensibilidade paramétrica na difusividade térmica foi realizada na tentativa de quantificar a influência que essa propriedade possui na resolução numérica. Para tanto, foram realizados ensaios de penetração de calor em autoclave a vapor, utilizando-se latas cilíndricas de 75x90 e 100x110 contendo simulantes de alimentos com características de aquecimento por condução e convecção. Resumo em inglês This work presents a comparison of the integration quickness and precision between the techniques of numerical resolution of Finite Differences and Runge-Kutta-Gill of fourth order with variable integration pass, to do simulation of the unsteady-state heat transfer model, two-dimensional in cylindrical coordinates and one-dimensional in spherical coordinates, applied to canned foods processed in retorts, showing advantages for the technique of Runge-Kutta-Gill. It was als (mais) o accomplished a parametric sensitivity analysis in the thermal diffusivity indicating a great influence of this parameter in the numerical solution. The mathematical simulation were compared with results of real heat penetration tests done in steam retort, using cylindrical cans filled with bentonite suspensions simulating foods with heat characteristics resembling heat conduction and heat convection.

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Estimativa das propriedades térmicas efetivas de grãos em um secador de leito fixo/ Estimation of effective grain thermal properties in a fixed bed dryer

Fregolente, L. V.; Santos, O. A. A.; Jorge, L. M. M.
2004-06-01

Resumo em português A secagem de grãos em leito fixo é um processo complexo, ocorrendo simultaneamente a transferência de calor e de massa, dificultando a estimativa dos parâmetros térmicos efetivos, pois estes podem sofrer variações significativas no decorrer da secagem em função de alterações no teor de umidade. Neste trabalho, este problema foi contornado estimando-se os parâmetros térmicos efetivos no final da secagem, quando o teor de umidade dos grãos que compõem o leito (mais) alcança valores de equilíbrio, deixando de existir a transferência de massa, persistindo apenas a transferência de calor em regime permanente. Nestas condições, o leito possui um teor de umidade constante e a estimativa dos parâmetros térmicos efetivos pode ser efetuada a partir do ajuste de um modelo pseudo-homogêneo bidimensional estático à várias medidas de temperatura no leito de grãos no final da secagem. Os resultados indicam que a estratégia utilizada para estimativa da condutividade térmica efetiva radial e do coeficiente efetivo de transferência de calor parede-leito foi adequada. Além do que, constatou-se que dentre os grãos estudados - soja, feijão, milho e trigo - a soja apresenta os menores valores de condutividade efetiva radial, enquanto o trigo apresenta o maior valor do coeficiente de transferência de calor parede-leito. Resumo em inglês Fixed bed grain drying is a complex process, where mass and heat transfer occur simultaneously, complicating the estimation of the effective thermal parameters, because they can go through significant variations along the drying process, due to moisture content variations. In this work, this problem was avoided by estimating the effective thermal parameters at the end of the drying process, when the grain moisture content reaches equilibrium, and mass transfer stops, pers (mais) isting only the steady state heat transfer. In these conditions, the bed has a constant moisture content and the estimation of the effective thermal parameters can be obtained from the adjustment of a steadystate two-dimensional pseudohomogeneous model to several fixed bed temperature measurements at the end of the drying process. The results show that the strategy used to evaluate the effective thermal conductivity and the effective wall heat transfer coefficient was appropriate. In addition, among the grains analysed - soy, bean, corn and wheat-, soy presents the smallest values of effective radial conductivity, while wheat presents the greatest effective wall heat transfer value.

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Modelagem de um condicionador de ar de alta precisão para uso em processamento agrícola/ Modeling of a high precision air conditioner for use in agricultural processing

Fortes, Mauri; Ferreira, Délcio A.; Ferreira, Wanyr R.; Souza, Antônio C. de
2006-08-01

Resumo em português Apresenta-se neste trabalho, estudo detalhado sobre a modelagem de um condicionador de ar com controle acurado de temperatura e umidade relativa. Desenvolveu-se um programa de computador que permite predizer o comportamento do sistema sob diferentes condições psicrométricas e de vazão do ar de entrada. O modelo global físico-matemático inclui equações de balanço de massa e de energia para três diferentes volumes de controle que compõem o condicionador. Modelara (mais) m-se os processos de mistura, evaporação (ou condensação) simultânea de uma superfície d'água e de uma gota e o aquecimento de corrente de ar, separadamente. Propõem-se expressões semi-empíricas simples para os coeficientes de transferência de calor e massa inerentes ao processo de evaporação sobre uma superfície d'água e um modelo simplificado para o sistema de spray. Construiu-se um condicionador de ar no qual foram feitos testes experimentais para o ajuste das constantes que aparecem nas expressões para os coeficientes de transferência. Os dados obtidos validaram o modelo global, com precisão aceitável para projetos de engenharia. Resumo em inglês In this work, a detailed procedure for the analysis of an accurately controlled air conditioner is presented. A computer program, that allows predicting the behavior of the system under different psychrometric conditions and different input air mass flow rates, was developed. The global physical-mathematical model includes mass and energy conservation equations for three different control volumes that compose the conditioner. Thus, the processes of mixture of air, simulta (mais) neous evaporation (or condensation) from a water surface and from a drop, and the air-stream heating are modeled separately. Simple semi-empiric expressions for heat and mass coefficients inherent to the evaporation process on a water surface are proposed as well a simplified model for the spray system. Experimental tests made on an air-conditioner allowed to obtain the constants that appear in the expressions for the heat and mass transfer coefficients and to validate the global model, within an engineering acceptable precision level.

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Estudo da Estabilização Termo-Oxidativa de Fitas e Feixes de Fibras de Poliacrilonitrila/ Study of Thermo--Oxidative Stabilization for Strips and Bundles of Polyacrylonitrile Fibers

Costa, Andréa M. A. R.; Ravagnani, Sergio P.; Del' Arco Jr., Antônio P.
2002-01-01

Resumo em português Os estudos relacionados ao processo de fabricação de fibras de carbono indicam que a etapa de estabilização termo-oxidativa das fibras precursoras é limitante, envolvendo reações químicas complexas e mudanças na estrutura física das fibras. Com o objetivo de se conhecer melhor a etapa de estabilização e eliminar gastos em testes experimentais, a modelagem e a simulação surgem para tentar otimizar este processo. Apresenta-se neste trabalho um modelo matemáti (mais) co para a etapa de estabilização de uma fita de fibras de poliacrilonitrila. As equações do modelo descrevem as principais reações químicas de estabilização, a difusão de oxigênio e a transferência de calor na fita. Para a resolução do modelo foi desenvolvido um programa computacional na linguagem Fortran, utilizando os métodos de Colocação Ortogonal e Runge¾ Kutta Semi-implícito. Foram obtidos resultados de temperaturas e concentrações na fita de fibras de poliacrilonitrila em função do tempo de estabilização e da posição na espessura da fita. Estes resultados foram analisados e comparados com os simulados em um feixe de fibras de poliacrilonitrila e indicaram que a transferência de calor na fita é melhor do que no feixe e conseqüentemente as reações exotérmicas são mais controladas. Resumo em inglês Stabilization is one of the expensive and critical steps in the manufacture of carbon fibers. It involves complex chemical reactions and physical structure changes. Modeling and simulation are successfully utilized in order to know the stabilization behavior and minimize the cost of experimental tests. In this work a mathematical model of stabilization step is presented for a polyacrylonitrile strip. Differential equations describe the chemical reactions, oxygen diffusion (mais) and heat transfer occurring inside the strip. They are resolved by Orthogonal Collocation and Semi implicit Runge - Kutta Method. The results of temperatures and concentrations profiles as a function of the stabilization time are analyzed and compared with a simulation obtained for a bundle of polyacrylonitrile fibers. This investigation indicates that heat transfer in the strip is better than in the bundle and consequently the exothermic reactions are controlled.

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Influência da granulometria, do diâmetro e do comprimento de amostras de grãos triturados de soja na determinação de coeficientes simultâneos de transferência/ Influence of soybean grain sizing and sample diameter and length on the determination of simultaneous transfer rates

Park, Kil Jin; Ito, Ana Paula; Leite, Juliana Tófano de Campos
2002-08-01

Resumo em português Este trabalho teve como principal objetivo verificar a influência da granulometria de grãos de soja triturados, assim como do diâmetro e do comprimento do corpo-de-prova na determinação de coeficientes simultâneos de transferência de calor e massa. Utilizando-se equipamentos de coluna fechada e de coluna aberta, foram testadas três granulometrias, dois comprimentos e três diâmetros diferentes para as amostras, totalizando dezoito condições experimentais. Nos e (mais) xperimentos com o equipamento de coluna fechada, a maior influência na avaliação da condutividade térmica foi devida aos valores de fluxo de calor obtidos. Tanto nos experimentos de coluna fechada quanto de coluna aberta, a contribuição dos fenômenos simultâneos deve ser considerada. O comprimento e a granulometria têm influência na determinação da condutividade térmica e na difusividade mássica, ao passo que o diâmetro só interfere na obtenção do valor da difusividade mássica. Resumo em inglês The main goal of this work was to verify the influence of triturated soybean grain sizing, their sample diameters and lengths, on the determination of simultaneous heat and mass transfer rates. Using equipment with open and closed columns, three different grain sizings were tested, totalling eighteen different test conditions. For experiments with the closed column, the greater influence on the evaluation of the thermal conductivity was due to the heat flow rates. On expe (mais) riments with the closed column as well as on those with the open column, the contribution of the simultaneous phenomena must be acknowledged. The sample length and the grain sizing can influence both heat conductivity and mass diffusivity, while the sample diameter interferes only with mass diffusivity rates.

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Influência da temperatura do ar de secagem e da concentração de agente carreador sobre as propriedades físico-químicas do suco de açaí em pó/ Influence of drying air temperature and carrier agent concentration on the physicochemical properties of açai juice powder

Tonon, Renata Valeriano; Brabet, Catherine; Hubinger, Míriam Dupas
2009-06-01

Resumo em português A influência da temperatura do ar de secagem e da concentração de agente carreador sobre as propriedades físico-químicas do suco de açaí em pó produzido por spray drying foi avaliada. O processo foi realizado em um mini spray dryer de bancada e maltodextrina 10DE foi utilizada como agente carreador. A temperatura do ar de secagem variou de 138 a 202 °C e a concentração de maltodextrina variou de 10 a 30%. As características analisadas foram: umidade, higroscop (mais) icidade, retenção de antocianinas, cor, distribuição do tamanho de partículas e morfologia. O aumento da temperatura resultou em partículas maiores, menos úmidas, mais higroscópicas e com menor retenção de antocianinas, além de provocar uma diminuição do parâmetro de cor L* e do ângulo de tom H*. O aumento na concentração de maltodextrina resultou em partículas maiores e menos higroscópicas, com maior luminosidade (L*), menores valores de C* e maiores valores de H*. Em relação à morfologia, o aumento da temperatura levou à formação de uma maior quantidade de partículas com superfície lisa, fato atribuído à maior transferência de calor e, consequentemente, à formação mais rápida de uma membrana ao redor da gota atomizada. Resumo em inglês The objective of this work was to study the influence of inlet air temperature and maltodextrin concentration on the physicochemical properties of açai juice powder produced by spray drying. The process was carried out in a mini spray dryer and the maltodextrin 10DE was used as carrier agent. Inlet air temperature varied from 138 to 202 °C and maltodextrin concentration varied from 10 to 30%. The characteristics analyzed were: moisture content, hygroscopicity, anthocyan (mais) in retention, color, particle size distribution, and morphology. The increase in the temperature resulted in particles with larger size, less moisture content, more hygroscopy and with lower anthocyanin retention, besides promoting a reduction in the color parameter L* and in the hue angle H*. The increase of maltodextrin concentration resulted in less hygroscopy, particles with larger size, , with higher luminosity (L*), lower C* values and higher H* values. With respect to morphology, the increase in the temperature led to the formation of a great number of particles with smooth surface, which is due to the higher heat transfer and, consequently, to the faster formation of a membrane around the atomized drop.

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Overheating influence on solidification - thermal variables and microstructure formation of aluminium alloy/ Influência do superaquecimento nas variáveis térmicas de solidificação e na formação da microestrutura de ligas de alumínio

Rodrigues, Jean Robert Pereira; Sousa, Tonnyfran Xavier de Araujo; Andrade, Ricardo Batista de; Santos, Rezende Gomes dos; Mello, Mírian de Lourdes Noronha Motta
2009-12-01

Resumo em português O objetivo do trabalho é o desenvolvimento de uma análise comparativa do processo de solidificação da liga de alumínio com diferentes taxas de superaquecimento. Os principais parâmetros de solidificação foram determinados experimentalmente afetados pelo grau de superaquecimento e sua influência na formação da microestrutura. Foi escolhida a liga de AA5052 contendo 3% de magnésio pelo seu interesse comercial. A liga foi vazada com três diferentes graus de supe (mais) raquecimento, em um dispositivo que permite a solidificação unidirecional e o monitoramento, através de um sistema de aquisição de dados, das variações de temperatura em diferentes posições da peça. A partir dos resultados de temperatura são determinados outros parâmetros do processo. Os espaçamentos interdendríticos são determinados a partir das micrografias. Através da análise experimental, é determinada a influência do grau de superaquecimento nos seguintes parâmetros relativos ao processo de solidificação: coeficiente de transferência de calor na interface metal/molde, velocidade de avanço da frente de solidificação, gradiente de temperatura em frente à isoterma liquidus, taxa de resfriamento, tempo local de solidificação e espaçamentos interdendríticos primário e secundário. Também é analisada a transição entre a estrutura colunar e equiaxial. Resumo em inglês A comparative analysis of the 5052 aluminum alloy solidification process involving different overheating ranges is presented herein. Experimentally determined, the main parametersof the solidification process were affected in the overheating range and influenced the microstructure arrangement. The 5052 aluminium alloy was selected.It contains about 3% magnesium and is used for commercial purposes. The aluminium alloy was poured into a device that allows unidirectional sol (mais) idification and was programmed with three different overheating ranges. Temperature variation at different sample positions was monitored using a data acquisition system. From the temperature results, the other parameters of the process were determined. The dendritic spacing was determined by the micrographs. Through experimental analysis, the influence of the overheating range was established at the following parameters related to the solidification process: the heat transfer coefficient at the metal/mold interface, the solidification rate, the thermal gradient at the liquidus isotherm, the cooling rate, the local solidification time and secondary arm spacing. The change between the columnar and equiaxed structure was also studied.

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ESTUDO TEÓRICO DO RESFRIAMENTO COM AR FORÇADO DE FRUTAS DE GEOMETRIAS DIFERENTES/ THEORETICAL STUDY OF FRUITS COOLING WITH DIFFERENT FORMS GEOMETRICAL IN THE FORCED-AIR SYSTEM

TERUEL, Bárbara; CORTEZ, Luís A.; LEAL, Paulo; LIMA, Antonio G. B.
2001-08-01

Resumo em português Neste trabalho apresenta-se um estudo numérico para a obtenção das curvas de resfriamento de laranja Valência, (Citrus sinensis O.) e banana prata (Mussa balbisiana Colla), em posições diferentes ao longo do leito e acondicionadas em embalagens com 40% de área efetiva de abertura. Os frutos foram resfriados num sistema de circulação com ar forçado (1.933m³/h), à temperatura de 1°C e 7°C, umidade relativa de 88,4 ± 2,0% e velocidade do ar em torno de 1m/s. U (mais) m modelo matemático bidimensional, em coordenadas esferoidais prolato, foi aplicado para predizer a condução de calor transiente dentro das frutas, assumindo-se condição de contorno convectiva na superfície do corpo. As equações geradas foram resolvidas numericamente pelo método de volumes finitos e o coeficiente convectivo de transferência de calor foi obtido aplicando o método de ajuste do erro quadrático mínimo, entre os dados experimentais e numéricos. A análise comparativa das curvas teóricas e experimentais mostrou uma concordância satisfatória, com valores de erro entre 5% e 7%. Notou-se que o coeficiente de transferência de calor varia com a posição dos frutos no leito e que o tempo de resfriamento apresenta uma variação de aproximadamente 38% entre os diferentes pontos. A distribuição espacial de temperatura no interior dos frutos, para três instantes de tempo, demonstrou a existência de um diferencial de temperatura entre o centro e a superfície de aproximadamente 30%. O modelo matemático prediz que a taxa de resfriamento nas bananas é muito mais alta nas pontas que nas outras regiões do fruto. O número de Bi e de Fo mostraram-se adequados e representativos do processo estudado, caracterizando adequadamente o resfriamento de corpos em qualquer relação de área/volume diferente. Resumo em inglês This paper presents a numerical study for obtaining cooling curves of orange Valência (Citrus sinensis O.) and banana Prata (Mussa Balbisiana Colla), in different positions along the bed and conditioned in package with 40% of effective opening area. The fruits were pre-cooled in a forced-air system (1.933m³/h), at 1°C and 7°C, RH= 88,4 ± 2,0% and air velocity around 1m/s. A two-dimensional mathematical model was applied, assuming prolate spheroid coordinate, to chara (mais) cterize the transient heat transfer process inside the fruits considering convective profile conditions at the surface of the body. The generated equations were numerically solved by finite-volume method. The convective heat transfer coefficients were obtained using the least square method by comparison between experimental and numerical data. The comparative analysis of the theoretical and experimental curves presented a satisfactory agreement, with error between 5% and 7%. It was noted that the convective heat transfer coefficient changes with the fruits position in the bed and cooling time present a variation of approximately 38% among the different points. The spatial distributions of temperature inside the fruits, for three times, demonstrate the existence of a temperature differential between the center and the surface of 30%, approximately. The model predicts that the cooling rate is in the extremes of the banana. The Bi and Fo numbers obtained represent very well the heat transfer process in the fruits under different relationships of volume/area.

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Medidas da condutividade térmica efetiva de modelos de polpas de frutas no estado congelado/ Measurements of effective thermal conductivity of fruit pulp models in the frozen state

Resende, Jaime Vilela de; Silveira Jr, Vivaldo
2002-08-01

Resumo em português As propriedades termofísicas de alimentos, necessárias nas simulações e cálculos do processo de congelamento, incluem principalmente a densidade, condutividade térmica e calor específico. Neste trabalho, as difusividades e condutividades térmicas da solução, usadas como modelo para o congelamento de polpas de frutas, foram medidas pelo método da sonda com aquecimento. Os experimentos foram conduzidos na faixa de -25 a 0ºC com modelos alimentícios constitu (mais) ídos de 0,5% de K- carrageenan + 10% de sacarose (massa/volume de água). Modelos estruturais foram usados para as avaliações da condução de calor, combinada com a fração de gelo predita para as amostras a partir dos modelos de Heldman e foram comparados com os valores das condutividades térmicas efetivas medidas. Os modelos estruturais empregados foram: em série, paralelo e Maxwell-Eucken, com o gelo considerado como a fase dispersa. Em todos os ensaios, o modelo de Maxwell-Eucken apresentou os melhores resultados (erro máximo de 6,13% quando comparado com os valores experimentais medidos) e foi escolhido para a predição da condutividade térmica efetiva de soluções-modelo de polpas de frutas congeladas. Os valores calculados da condutividade térmica foram ajustados em termos de funções polinomiais, divididas em quatro faixas de temperatura e podem ser usadas na resolução dos problemas de transferência de calor, nos processos de congelamento. Resumo em inglês The thermo physical properties of foods required in the simulation of freezing processes include density, conductivity and specific heat. In this work, thermal diffusivities and thermal conductivities of fruit pulp models were measured using the hot wire probe method. Experiments were carried out from 0 to -25ºC with food models constituted by 0,5% K-carrageenan + 10% sucrose (weight/volume in water). Structural models were used for evaluating heat conduction combine (mais) d with ice fraction predicted from the Heldman models for the samples, and were compared with the measurement of effective thermal conductivity. The structural models used were: series, parallel and Maxwell-Eucken models with ice as the dispersed phase. With all the samples tested, the model, which was composed of the dispersed ice phase, showed the best results (underestimated on 6,13% when compared with experimental measurements) and was chosen for predicting the effective thermal conductivity of frozen fruit pulp model-solutions. The values calculated for the thermal conductivity were fitted in terms of polynomial functions of temperature, divided into four temperature ranges and could be used in the resolution of heat transfer problems in the freezing process.

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Modelo matemático determinístico para previsão da macroestrutura bruta de solidificação/ Deterministic mathematical model for the prediction of the as-cast macrostructure

Aguiar, Davi Teves; Martorano, Marcelo de Aquino
2008-12-01

Resumo em português Um modelo multifásico determinístico foi implementado para simular a solidificação unidirecional com o objetivo de prever a estrutura de grãos bruta de solidificação. O modelo consiste nas equações macroscópicas de conservação da energia, massa e espécies químicas, acopladas a leis de crescimento dendrítico. Foi adotado um modelo de nucleação dos grãos equiaxiais baseado em uma distribuição Gaussiana de super-resfriamentos. Em determinadas condições (mais) de nucleação, ocorrem oscilações nas curvas de resfriamento que impossibilitam a correta previsão do tamanho de grão médio ao longo da estrutura. Diversas simulações foram realizadas fora dessas condições, possibilitando uma análise do efeito do coeficiente de transferência de calor no tamanho de grão médio e na posição da transição colunar-equiaxial. Resumo em inglês A multiphase deterministic mathematical model was implemented to predict the formation of the grain macrostructure during unidirectional solidification. The model consists of macroscopic equations of energy, mass, and species conservation coupled with dendritic growth models. A grain nucleation model based on a Gaussian distribution of nucleation undercoolings was also adopted. At some solidification conditions, the cooling curves calculated with the model showed oscillat (mais) ions ("wiggles"), which prevented the correct prediction of the average grain size along the structure. Numerous simulations were carried out at nucleation conditions where the oscillations are absent, enabling an assessment of the effect of the heat transfer coefficient on the average grain size and columnar-to-equiaxed transition.

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Processo de congelamento em túnel portátil com convecção forçada por exaustão e insuflação para paletes/ Freezing process evaluation using a portable forced air system with air evacuation and air blowing in pallets

Barbin, Douglas Fernandes; Neves Filho, Lincoln Camargo; Silveira Junior, Vivaldo
2009-09-01

Resumo em português Este trabalho propôs a montagem experimental de um túnel portátil de congelamento por ar forçado composto por um ventilador que produz uma região de alta ou baixa pressão em um palete com produto, onde se pode avaliar o processo com a utilização de insuflação, exaustão de ar e uma combinação mista destes dois processos. O equipamento foi alocado no interior de uma câmara de estocagem de produtos congelados, buscando-se melhorar a distribuição do ar, potenc (mais) ializando-se a troca térmica entre o ar e o produto. Durante o congelamento, foram comparados os processos e analisada a transferência de calor entre o ar de resfriamento e o produto em diferentes posições e camadas do palete, bem como a distribuição do ar de resfriamento em circulação ao redor do produto. O processo de exaustão apresentou uma redução de 14% do tempo para o congelamento em relação à insuflação e 10% em relação ao misto. Resumo em inglês The objective of this work is to build an experimental portable forced-air freezing tunnel which creates a low or high pressure region surrounding the product. Comparative studies with air exhausting and blowing were conducted. The tunnel was built and placed inside a freezing product storage chamber, and the objective was to improve the air circulation and the thermal distribution between the product and cold air for a sample batch left inside the chamber. A heat transfe (mais) r analysis comparing the process and the air distribution around the product was performed. The air evacuation process reduced up to 14% of the freezing time in relation to the blowing system and 10% in relation to the mixed system.

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Validação Experimental de Modelos de Leitos Adsorvedores com Zeólitas 5A/ Experimental Validation of Models of 5A Zeolites Adsorbing Beds

Vasconcelos, Vanderley de; Schvartzman, Mônica; Reis da Costa Campos, Wagner; Vasconcelos, Wander L.
1997-08-01

Resumo em português A caracterização de meios porosos é muito importante em áreas científicas e tecnológicas envolvendo materiais e processos químicos. Processos de transferência de calor e massa em meios porosos dependem, além de suas propriedades métricas, das propriedades topológicas e topográficas. No entanto, essas propriedades são de difícil acesso experimental, razão pela qual torna-se necessária, algumas vezes, a utilização de técnicas de simulação para auxiliar (mais) nas suas determinações. Este trabalho apresenta os resultados de simulação de leitos adsorvedores utilizando zeólitas 5A comerciais. Os modelos de compactação de partículas esféricas dos leitos adsorvedores são ajustados para que suas propriedades métricas, como fração volumétrica e área superficial de poros, se aproximem daquelas determinadas para os leitos reais. A partir dos modelos ajustados, os parâmetros topográficos e topológicos, como a distribuição radial da porosidade e a conectividade de poros, são estimados e comparados com valores obtidos para os leitos reais através de métodos indiretos. Resumo em inglês The characterization of porous bed is of crucial importance in many scientific and technological areas related to materials and chemical processes. Mass and heat transfer in a porous media depend on metric, topological and topographical properties. Because the difficulties of experimental access to topological and topographical properties sometimes it is practical the use of computer simulation techniques to evaluate those parameters. This paper presents the simulation re (mais) sults of adsorbing beds using commercial 5A zeolites. The sphere packing models applied to adsorbing beds are adjusted through the comparison of metric properties, such as volumetric fraction and specific area of pores, evaluated for simulated and real beds. Starting from adjusted models, the topological and topographical properties, like radial distribution of porosity and pore connectivity are estimated and compared with those parameters obtained for real beds through the use of indirect methods.

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Modelagem matemática e simulação numérica do resfriamento rápido de morango com ar forçado/ Mathematical model and numerical simulation of strawberry fast cooling with forced air

Pirozzi, Daniela C. Z.; Amendola, Mariângela
2005-04-01

Resumo em português Este trabalho abordou o resfriamento rápido com ar forçado de morango via simulação numérica. Para tanto, foi empregado o modelo matemático que descreve o processo de transferência de calor, com base na lei de Fourier, escrito em coordenadas esféricas e simplificado para descrever o processo unidimensional. A resolução da equação expressa pelo modelo matemático deu-se por meio da implementação de um algoritmo, fundamentado no esquema explícito do método n (mais) umérico das diferenças finitas, executado no ambiente de computação científica MATLAB 6.1. A validação do modelo matemático foi realizada a partir da comparação de dados teóricos com dados obtidos num experimento, no qual morangos foram resfriados com ar forçado. Os resultados mostraram que esse tipo de investigação para a determinação do coeficiente de transferência de calor por convecção é promissora como ferramenta no suporte à decisão do uso ou desenvolvimento de equipamentos na área de resfriamento rápido de frutos esféricos com ar forçado. Resumo em inglês This work approaches the forced air cooling of strawberry by numerical simulation. The mathematical model that was used describes the process of heat transfer, based on the Fourier's law, in spherical coordinates and simplified to describe the one-dimensional process. For the resolution of the equation expressed for the mathematical model, an algorithm was developed based on the explicit scheme of the numerical method of the finite differences and implemented in the scien (mais) tific computation program MATLAB 6.1. The validation of the mathematical model was made by the comparison between theoretical and experimental data, where strawberries had been cooled with forced air. The results showed to be possible the determination of the convective heat transfer coefficient by fitting the numerical and experimental data. The methodology of the numerical simulations was showed like a promising tool in the support of the decision to use or to develop equipment in the area of cooling process with forced air of spherical fruits.

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Desenvolvimento e validação de um modelo matemático para o cálculo da área superficial de frangos de corte/ Development and validation of a model to compute the surface area of broiler chickens

Silva, Eberson; Yanagi Júnior, Tadayuki; Braga Júnior, Roberto A.; Lopes, Marcos A.; Damasceno, Flávio A.; Silva, Gleice C. A. E
2009-03-01

Resumo em português A área superficial de frangos de corte é importante parâmetro de entrada em modelos de transferência de calor e massa. Dessa forma, o presente trabalho teve o objetivo de desenvolver e validar modelo matemático empírico para estimar a área superficial (As) de frangos de corte. Para a realização desta pesquisa, foram utilizadas 84 aves de corte da linhagem Ross, sendo 37 machos e 47 fêmeas, com animais abrangendo todo o período da fase de criação. Em cada test (mais) e realizado em laboratório, uma ave, aleatoriamente selecionada, teve as suas dimensões (comprimento, largura e altura) e massa corporal avaliadas. A pele com penas da ave foi retirada para a determinação da As. Parte dos dados foi usada para ajuste da equação para a determinação da As e parte para a validação. Os resultados mostraram que a equação empírica para a determinação da As é estatisticamente significativa (P0,05). Resumo em inglês Surface area (As) of poultry is an important input parameter in heat and mass transfer calculation; thus, it was aimed with the present work to develop and to validate an empirical model to estimate the broiler chicken's surface area. Eighty four Ross broiler chickens were used in this research, thirty seven male and forty seven female, with body masses during all growth phase. In the laboratory, each randomly selected chicken had its dimensions (length, width and height) (mais) and body mass evaluated. The chicken skin with feathers was taken off to determine As. Portion of the data was used to fit the equation to estimate the surface area and another portion was used to validate it. Results showed that the empirical equation to determine As was statically significant (P0.05).

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Métodos transientes de troca de calor na determinação das propriedades térmicas de materiais cerâmicos: II - o método do fio quente/ Thermal properties of ceramic materials by the non-steady techniques: II - the hot wire technique

Santos, W. N. dos
2005-12-01

Resumo em português A condutividade térmica, a difusividade térmica e o calor específico, conhecidos como propriedades térmicas são as três propriedades físicas de um material mais importantes do ponto de vista de cálculos térmicos. Elas são essenciais na determinação dos parâmetros de resistência ao choque térmico em refratários e na determinação dos fatores de dissipação de calor em fornos e fornalhas. A condutividade térmica é um parâmetro importante em problemas en (mais) volvendo transferência de calor em regime estacionário, enquanto que a difusividade térmica é importante em estados não estacionários de troca de calor. O calor específico, propriedade importante em altas temperaturas, está associado ao consumo de energia durante o aquecimento. Normalmente essas três propriedades são determinadas separadamente por técnicas e equipamentos individuais. Hoje são conhecidos vários métodos para a determinação da condutividade térmica e difusividade térmica. Recentemente, os métodos transientes de troca de calor têm sido os métodos preferidos na determinação das propriedades térmicas de materiais. Neste trabalho é feita uma descrição e uma análise crítica de um dos métodos mais utilizados na determinação das propriedades térmicas de materiais cerâmicos: o método do fio quente. Com este método é possível determinar simultaneamente, a partir do mesmo transiente térmico experimental, as três propriedades térmicas. Resultados numéricos são também apresentados. Resumo em inglês Thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat, namely as the thermal properties, are the three most important physical properties of a material that are needed for heat transfer calculations. They are essential in thermal shock parameters determination or in calculations of heat dissipation factors in furnaces and kilns. Thermal conductivity is an important parameter in problems involving steady state heat transfer, while the thermal diffusivity is important (mais) in non-steady heat transfer calculations. The specific heat is also a decisive property of ceramic materials in high temperature applications, and it is associated with heat consumption during the heating process. Normally these properties are determined separately by individual techniques and apparatus. Nowadays, several different techniques for the determination of the thermal diffusivity and thermal conductivity may be found in the literature. Recently, transient techniques have become the preferable way for measuring thermal properties of materials. In this work it is presented a description as well as a critical analysis of one experimental technique employed worldwide for thermal properties measurements of ceramic materials: the hot wire technique. With this technique it is possible to determine simultaneously from the same temperature transient the three thermal properties. Numerical results are also presented.

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Estimativa da difusividade térmica de grãos de soja pelo método da compactação/ Thermal diffusivity of soy bean grains by the compacting method

Borges, Pedro A. P.; Fengler, Caroline; Cervi, Angéli
2009-10-01

Resumo em português A medição da difusividade térmica de grãos, como trigo, arroz e cevada torna-se impraticável com métodos que dependam da introdução de sensores no interior do grão. Propôs-se, neste trabalho, um método para a determinação da difusividade do grão com base nas variações da difusividade da massa de grãos submetida a diferentes níveis de compactação e em curvas de temperatura por tempo, medidas em pontos internos e na fronteira de cilindros da massa de gr� (mais) �os. O problema de transferência de calor (problema direto) foi resolvido numericamente pelo método das diferenças finitas. A difusividade da massa de grãos foi estimada resolvendo o problema inverso. Com os valores da difusividade se sugeriu uma função de ajuste relacionando-se a difusividade e a densidade da massa de grãos. Esta função foi usada para projetar o valor da difusividade do grão com base na medida da sua densidade, cujo resultado obtido é compatível com os dados da literatura. A precisão do método depende bastante da qualidade dos dados experimentais e da posição da densidade do grão, no intervalo de dados pesquisados da densidade da massa de grãos. Resumo em inglês The measurement of thermal diffusivity of grains such as wheat, rice and barley becomes impracticable with methods that depend on the introduction of sensors inside the grain. In this study a method was proposed to determine the thermal diffusivity of grain considering the variations of the mass diffusivity of grains submitted to different compacting levels. Temperature was measured in internal points and in the border of cylinders of grain mass, for three compacting leve (mais) ls. The thermal diffusivity of grain mass was estimated solving the inverse problem. The heat transfer problem (direct problem) was solved numerically by the finite differences method. With the values of the thermal diffusivity for the three compacting levels, a function was fitted relating the grain mass diffusivity and density. This function was used to project the value of grain diffusivity as a function of measured grain density. The result obtained for soy bean is compatible with the existing data found in the literature. The precision of the method depends strongly on the experimental data quality and grain position density in the researched data interval of the grain mass density.

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Representações digitais e interação incorporada: um estudo etnográfico de práticas científicas de modelagem computacional

Monteiro, Marko
2009-10-01

Resumo em português O objetivo deste trabalho é discutir como objetos virtuais participam interativamente da produção do conhecimento na prática científica. O artigo baseia-se numa observação etnográfica de uma equipe interdisciplinar de cientistas, cujo trabalho envolve modelagem computacional de transferência de calor na próstata humana. A etnografia constatou que, embora visualizações científicas sejam pensadas como uma forma de "simplificar" a apreensão de dados, há um int (mais) enso trabalho interpretativo necessário para alcançar sentidos compartilhados a respeito das imagens. Tais sentidos são construídos a partir de comunicação oral e de interações incorporadas com objetos virtuais no decorrer das interações entre os cientistas. Uma melhor compreensão dessas práticas interpretativas é importante na medida em que o uso de visualizações digitais em 3D e de modelos computacionais ganha importância na ciência contemporânea. Tais técnicas são crescentemente utilizadas não somente para descrever verdades sobre a natureza, mas como ferramentas poderosas de intervenção no mundo. Resumo em inglês This text discusses how virtual objects participate interactively in the production of knowledge in scientific practice. The article is based on the ethnographic observation of an interdisciplinary team of scientists whose work involves computer modelling of heat transfer in the human prostate. The ethnography found that although scientific imaging may be considered a form of 'simplifying' the apprehension of data, an intense interpretative process is required to achieve (mais) shared meanings concerning the images. These meanings are constructed through oral communication and embodied interactions with virtual objects during the interactions between scientists. A better understanding of these interpretative practices is needed given the growing importance of the use of 3D digital imaging and computational models in contemporary science. These techniques are increasingly used not only to describe truths about nature, but also as powerful tools for intervening in the world.

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Análise sistêmica para seleção de refratários para transporte de alumínio líquido/ Systemic analysis for refractory selection for molten aluminum transportation

Braulio, M. A. L.; Bonadia, P.; Gallo, J. B.; Pandolfelli, V. C.
2006-09-01

Resumo em português As vantagens econômicas decorrentes da comercialização de alumínio líquido por meio de cadinhos ressaltam a importância da correta seleção dos revestimentos refratários, a fim de otimizar o processo. Uma primeira etapa na seleção se relaciona ao estudo da composição química do refratário e a busca por soluções que reduzam a corrosão. Para tanto, é fundamental a escolha de composições contendo óxidos termodinamicamente estáveis e aditivos anti-molhan (mais) tes, os quais colaboram para o aumento da vida útil do revestimento. Além do aspecto químico, o controle da distribuição de tamanho de poros é outra variável relevante quando se procura retardar a infiltração do metal fundido no material. Como, durante a operação, o revestimento está sujeito a uma variedade de mecanismos de desgaste, as propriedades mecânicas dos refratários também devem ser consideradas, além das características físicas que influenciam diretamente na carga útil para o transporte. Adicionalmente, os aspectos de transferência de calor, tais como cálculos de fluxo de calor e temperatura da face fria, podem ser realizados simulando-se as respostas que diferentes propostas de revestimento trariam, sem a necessidade de experiências ou riscos, quando aplicados em escala industrial. Desta forma, uma análise sistêmica para a escolha do revestimento foi desenvolvida, a qual busca englobar todos os fatores que interferem no desempenho do cadinho e na análise econômica, visando-se encontrar a melhor alternativa para conservação de energia, e aumento da vida útil e da capacidade de carga. Resumo em inglês The growing interest in molten aluminum transportation, due to economic reasons, highlights the importance of the correct refractory lining selection for the ladles used in this operation. The chemical composition of the refractory and the search for solutions that reduce the corrosion are the first topics to be addressed. For this purpose, it is of utmost importance to select thermodynamically stable oxides and anti-wetting containing refractories, in order to extend lad (mais) le lining life. Besides the chemical approach, another central issue to delay the infiltration of molten aluminum is the control of the pore size distribution. However, the material is also subjected to wear mechanisms, e.g. during the cleaning operation. For that reason, it is also necessary to consider the mechanical strength, as well as physical properties that may consequently affect the maximum load of transported aluminum. Furthermore, heat transfer parameters, such as heat flow and cold face temperature, should also be assessed to compare different proposals, before industrial scale testing. Thus, to choose the best lining, a systemic analysis that takes into account all of the intervening factors in the ladle performance and in economic aspects was made, aiming to select the best alternative in terms of energy saving, life expectancy and aluminum capacity availability.

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Uso de um esquema implícito e de splines para a simulação numérica do processo de resfriamento de frutas esféricas/ Use of an implicit scheme and splines for the numerical simulation of the cooling process of spherical fruits

Amendola, Mariângela; Teruel, Bárbara
2005-03-01

Resumo em português Este trabalho teve como objetivo desenvolver um estudo teórico através do modelo matemático de Fourier, em sua forma unidimensional e em coordenadas esféricas, o que é descrito por uma equação diferencial parcial linear de segunda ordem, para a obtenção das curvas e do tempo de resfriamento de frutas esféricas. Utilizou-se o Método das Diferenças Finitas (MDF) segundo o esquema implícito no ambiente computacional Matlab 6.1, analisando-se e comparando os prin (mais) cipais resultados através do método de ajuste spline. O modelo matemático foi validado com dados experimentais do resfriamento de laranja Valência num sistema com ar forçado (Q = 1933 m³ h-1, e velocidade em torno de 1 m s-1), com temperatura inicial de 26,57 ºC e resfriada até 1 ºC. Os resultados teóricos obtidos com a simulação foram comparados com os encontrados com a aplicação de um modelo bidimensional desenvolvido em coordenadas esferoidais prolato, com o emprego do Método dos Volumes Finitos (MVF) implementado em Fortran 77. Os dois modelos e métodos aplicados mostram-se aptos para caracterizar o processo de resfriamento das frutas, principalmente em termos de valores práticos específicos, uma vez que geraram resíduos desprezíveis. Apesar destes resultados, o valor do coeficiente convectivo de transferência de calor foi significativamente diferente; tal variação mostra como este coeficiente é sensível a vários fatores do processo de resfriamento e, ainda, que se deve aprofundar as pesquisas para a determinação efetiva do valor do mesmo. Resumo em inglês The objective of this research was to conduct a study using the Fourier one-dimensional mathematical model, in spherical coordinates, which is described as a second order linear partial differential equation, in order to know the curves and the cooling time of spherical fruits. The implicit Finite Differences Method (FDM) implemented in the computational environment Matlab 6.1 was used, analysing and comparing the main results by the spline method. The validation of the m (mais) athematical model was carried out using experimental data of Valencia oranges inside a system with forced air (Q = 1933 m³ h-1 and air velocity around 1 m s-1), at the initial temperature of 26.57 ºC and cooled till 1 ºC. The theoretical results obtained in this way were compared with those obtained from the use of a two dimensional mathematical model, in spheroid prolato coordinates, using the Finite Volume Method (FVM) implemented in Fortran 77 code. Both of these model and methods were able to characterize the cooling process, mainly in terms of the practical specific values, once the residues can be disregarded. Although, the value of the convective heat transfer coefficient was significantly different; this variation shows how this coefficient is sensible to the assumptions of the cooling process and that this research must continue in order to determine its effective value.

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Aplicação da técnica de fio quente na determinação das propriedades térmicas de polímeros fundidos/ Hot wire technique in the determination of thermal properties of melt polymers

Santos, Wilson N. dos
2005-11-01

Resumo em português A natureza da estrutura molecular dos plásticos torna as propriedades desses materiais fortemente dependentes da temperatura. A condutividade térmica, difusividade térmica e o calor específico, conhecidos como propriedades térmicas, são as três propriedades físicas mais importantes de um material em cálculos de transferência de calor. Valores confiáveis dessas propriedades são essenciais em polímeros, tanto em problemas envolvendo estado estacionário como em (mais) estado não estacionário de troca de calor. Hoje, várias técnicas diferentes para a determinação da condutividade térmica e difusividade térmica podem ser encontradas na literatura. Neste trabalho, a técnica de fio quente paralelo é empregada na determinação experimental das propriedades térmicas de polímeros. Três polímeros semi-cristalinos (PEAD, PEBD e PP), e dois polímeros amorfos (PS e HIPS) foram selecionados para este trabalho. As medidas experimentais são feitas desde a temperatura ambiente até a, aproximadamente, 50 ºC acima da temperatura de fusão. As amostras são preparadas pelo processo de extrusão, partindo-se do pó ou "pellets" do polímero no estado sólido. Um molde especial de aço inoxidável, em forma de paralelepípedo retangular, provido de isoladores cerâmicos entre o fio quente, o termopar e o próprio molde é utilizado para armazenar a massa polimérica fundida, cujas propriedades térmicas serão medidas. Os resultados experimentais obtidos são comparados com dados disponíveis na literatura e com dados fornecidos pelos fabricantes. Uma análise crítica desta metodologia mostra as vantagens e desvantagens desta técnica experimental em relação à técnica de pulso de energia. Resumo em inglês The nature of the molecular structure of the plastics makes the properties of such materials markedly temperature dependent. Thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat, namely the thermal properties, are the three most important physical properties of a material that are needed for heat transfer calculations. Reliable thermal properties values are essential for polymers, both in steady and non-steady state situations. Nowadays, several different technique (mais) s for the determination of the thermal diffusivity and thermal conductivity may be found in the literature. In this work, the hot wire parallel technique is employed in the experimental determination of the thermal properties of polymers. Three semi-crystalline polymers (HDPE, LDPE and PP), and two amorphous polymers (PS and HIPS) were selected for this work. Samples are prepared through the extrusion process starting from the powder or pellets of the solid polymer. A special mould of stainless steel in the shape of a rectangular parallelepiped provided with ceramic insulators between the hot wire, thermocouple and the mould is employed to store the melt extruded polymer whose thermal properties will be measured. Measurements are carried out from room temperature up to approximately 50 ºC above the melting point. Experimental results obtained are checked against data found in literature and those ones furnished by the manufacturers. A critical analysis of this method shows the advantages and disadvantages of this technique when compared with the laser flash technique.

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O mecanismo de autopropulsão de vórtices oceânicos: uma revisão/ The self-propulsion mechanism of oceanic eddies: a review

Azevedo, José Luiz Lima de; Mata, Mauricio Magalhães
2010-09-01

Resumo em português Vórtices oceânicos são efetivos transportadores de momentum, massa, calor, de características químicas e biológicas associadas, em geral, com o seu local de origem. Estas feições exercem influência na circulação global, na distribuição de larga escala de massas d'água e na biologia dos oceanos. Esta influência não envolve somente transferência de energia e de propriedades associadas com o local de origem do vórtice, mas também a sua acentuada atuação (mais) em processos de mistura. O movimento dos vórtices pelos oceanos é influenciado basicamente por três fatores: a autopropulsão intrínseca à feição, que a impulsiona no sentido oeste; a advecção por correntes externas e a influência de vórtices próximos. Para um melhor entendimento da importância dos vórtices nas largas escalas o seu comportamento isolado deve ser estudado. Este trabalho se concentra no primeiro aspecto, onde a autopropulsão de vórtices isolados é amplamente revisada e discutida. A expressão que permite o cálculo aproximado da velocidade de translação de vórtices isolados é deduzida. As equações básicas (águas rasas, função de Bernoulli e integrada do momentum meridional) necessárias para este desenvolvimento são apresentadas e discutidas, assim como as forças meridionais que atuam sobre estas feições em movimento, onde o formalismo matemático associado a cada uma delas é também revisado. Esta revisão mostra que todos os vórtices isolados são autopropulsionados no sentido oeste, independentemente do hemisfério considerado. Mostra ainda que três forças meridionais atuam sobre os vórtices em movimento: (1) a força β, devida à diferença do parâmetro de Coriolis entre os hemisférios norte e sul do vórtice, (2) a força de Coriolis e a (3) força ambiente, devida à ação do ambienteexterno sobre o vórtice. Diversas análises podem ser feitas com respeito a estas forças e esta revisão também apresenta, como exemplo, uma comparação da força β que atua na situação de vórtices anticiclônicos e ciclônicos, de mesmas características, em trânsito no hemisfério Sul. Conclui-se que a força β do primeiro ésuperior a do segundo. O presente estudo aborda ainda aspectos relacionados com o balanço de forças sobre as partículas em rotação dentro de um vórtice, ondeos balanços gradiente, geostrófico, quase-geostrófico e ciclostrófico são discutidos. Resumo em inglês Oceanic eddies are effective carriers of momentum, mass, heat, of chemical and biological characteristics associated generally with their place of origin. These features exercise influence on global circulation, in the distribution of large-scale water masses and in the biology of the oceans. This influence does not only involve the transfer of energy and properties associated with the place of origin of the eddy but also their strong performance in mixing processes. The (mais) motion of eddies across the oceans are primarily driven by three factors: the self-propulsion which is intrinsic to the feature and moves it towards the west; the advection by others currents and the influence of eddies nearby. This work focuses on the first point, where the self-propulsion of isolated eddies is widely reviewed and discussed. The expression that allows the approximate calculation of the translation speed of isolated vortices is deduced. The basic equations (shallow water, the Bernoulli function and integrated meridional momentum) required for this development are presented and discussed as well as the meridional forces that act on these features in motion, where the mathematical formalism associated with each of them is also reviewed. This review shows that all isolated vortices are self-propelled towards the west, regardless of the hemisphere considered. It also shows that three meridional forces act on the eddies in motion: (1) the β force, due to the difference of the Coriolis parameter between the northern and southern hemispheres of the eddy, (2) the Coriolis force and the (3) ambient force, due to the action of the external fluid on the isolated eddy. Several analyses can be made with respect to these forces and this review also presents, as an example, a comparison of the β forces acting in anticyclonic and cyclonic eddies, with the same characteristics, moving in the southern hemisphere. It is concluded that the β force in the former is greater than the force in the latter. This study also comments aspects related with the balance of forces on particles rotating inside the eddy, where the gradient, geostrophic, quasi-geostrophic and cyclostrophic balances are discussed.

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Um modelo para a determinação do equilíbrio térmico de bovinos em ambientes tropicais/ A heat balance model for cattle in tropical environments

Silva, Roberto Gomes da
2000-08-01

Resumo em português Uma equação com base na teoria da transferência térmica foi apresentada para estimativa da termólise em bovinos expostos a um ambiente tropical especificado por temperatura e umidade do ar, radiação solar e vento. As variáveis do animal (taxa de sudação, temperatura retal, frequência respiratória, temperatura da superfície cutânea, coloração do pelame e peso corporal) foram consideradas em conjunto com as variáveis ambientais (temperatura do ar e umidade, (mais) radiação solar, velocidade do vento e temperatura do globo). A equação permite a predição de: (1) o nível de termogênese metabólica necessária para equilibrar as perdas térmicas sob condições ambientais especificadas; (2) a combinação de fatores ambientais que proporcionam determinado fluxo de calor entre um dado animal e o seu ambiente. Resumo em inglês An equation based on heat transfer theory was presented to estimate the rate of heat loss from cattle exposed to a tropical environment, specified by the air temperature, humidity, solar radiation, and wind speed. The animals' variables (sweating rate, rectal temperature, respiratory rate, surface temperature, haircoat color, and body weight) were considered together with environmental variables (air temperature and humidity, solar radiation, wind speed, and globe tempera (mais) ture). The equation allows the prediction of (a) the metabolic heat production level necessary to balance heat losses under specified environmental conditions; (b) the combination of environmental factors that provide a determined heat flux between a given animal and its environment.

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Condutividade térmica enrochas silicáticas cristalinas, com ênfase a rochas graníticas da província borborema, NE do Brasil, e sua correlação com parâmetros petrográficos e texturais

Figueiredo, Edgar Romeo H.; Galindo, Antonio C.; Moreira, José Antonio M.; Lins, Fernando Antonio P.L.
2008-09-01

Resumo em português Este trabalho apresenta e discute medidas de condutividade térmica (λ) em rochas silicáticas cristalinas e sua correlação com aspectos petrográficos e texturais, com maior ênfase para as rochas graníticas. O intuito é demonstrar as relações destas variáveis tentando elucidar o comportamento da transferência de calor em rochas. Os resultados demonstraram haver boas correlações com o teor de quartzo e os minerais máficos. A correlação linear entre a mi (mais) neralogia e a condutividade térmica revelou uma relação positiva do aumento de λ em função do aumento da percentagem de quartzo e diminuição com o aumento de minerais máficos. A relação do quartzo fica mais evidente quando são comparados os conjuntos de amostras com > 20% e Resumo em inglês This work focuses on rock thermal conductivity (λ) and its correlation with petrographic and textural aspects especially in granitic rocks. We demonstrate the role of these variables in order to shed some light in the behavior of conductive heat transfer in rocks. Our results demonstrate clear correlation between λ and abundance of quartz and mafic minerals. We show that there is a positive linear correlation between λ and quartz content. On the other hand, (mais) we show there a decrease on λ with mafic minerals increase. We found that the relation between λ and quartz content may be divided into two sets. The first set are mostly comprised of samples with more than 20% of quartz exhibiting systematically larger λ values ranging from 2,5 W/mK; the second set comprising samples with less than 20% quartz content have an average λ below 2,5 W/mK. Regarding textural aspects, we verified that rocks considered thick/porphyry textures generally showed better correlations between λ and mineral content (quartz) when compared to rocks considered thin/medium. Therefore, our results clearly indicate that the associated usage of petrophysical measurements such as λ with petrographic and textural information can be used to characterize rocks.

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Aerodinâmica de leitos vibrofluidizados: uma revisão/ Aerodinamics of vibro-fluidized beds: a review

Park, Kil J.; Brod, Fernando P. R.; Oliveira, Rafael A. de
2006-12-01

Resumo em português Aplicações da vibração mecânica com o intuito de facilitar a fluidização e aumentar as transferências de calor, massa e quantidade de movimento são processos comumente utilizados nas agroindústrias, que atualmente encontram suas aplicações no processamento de partículas difíceis de fluidizar. Equações e dados experimentais encontrados na literatura das características aerodinâmicas de leitos vibrofluidizados são apresentados e discutidos, ressaltando o efeito da vibração no leito. Resumo em inglês Application of mechanical vibration to aid fluidization and to improve heat, mass and momentum transfer are usual processes in agricultural industry and it has found nowadays extensive applications in particle processing of materials difficult-to-fluidized. Equations and experimental data found in literature for the aerodynamics characteristics of vibro-fluidized beds are presented and discussed, emphasizing the vibration effect in the bed.

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Medida de calor específico e lei de resfriamento de Newton: um refinamento na análise dos dados experimentais/ Measurement of specific heat and Newton's law of cooling: a refinement in the analysis of the experimental data

Silva, Wilton Pereira da; Precker, Jürgen W.; Silva, Cleide M. D. P. S. e; Silva, Diogo D. P. S. e; Silva, Cleiton D. P. S. e
2003-12-01

Resumo em português Uma das técnicas para a determinação do calor específico de sólidos e líquidos dispensa o uso de um calorímetro e utiliza a lei de resfriamento de Newton na análise dos dados experimentais. O sucesso desta técnica pressupõe que seja possível determinar, com pequenas incertezas, as temperaturas do sistema imediatamente antes e imediatamente depois das transferências internas de calor devido à imersão do corpo (dujo calor específico se deseja medir) em um rec (mais) ipiente contendo água quente. Neste artigo é proposto um refinamento desta técnica utilizando-se dois ajustes de curvas para a função que descreve a lei de resfriamento, com pequenas extrapolações, para de determinar essas temperaturas e também as suas incertezas. Isto possibilita determinar não só o valor médio do calor específico, mas também a incerteza deste valor médio, por propagação de erros. O ajuste da própria função que descreve a lei de resfriamento aos dados possibilitou a comparação imediata dos parâmetros obtidos experimentalmente com aqueles previstos pela teoria, e há uma grande concerdânciaentre eles. A aplicaçãodeste refinamento na determinação do calor específico do alumínio indica que tal procedimento é eficaz mesmo quando se trabalha com instrumentos de baixo custo, voltados para o ensino. Resumo em inglês One of the techniques for the determination of the specific heat of solids and liquids use the Newton's law of cooling for the analysis of the experimental data instead of the usual calorimeter method. The success of this technique depends on the possibility in determining the temperatures of the system immediately before and after the internal heat transfer due to the immersion of the sample (whose specific heat one wants to measure) with small uncertainties in a contain (mais) er filled with hot water. In this paper a refinement of this technique is proposed using two curve fittings for the function that describes the law of cooling and small extrapolations to determine those temperatures, as well their uncertainties. This allows to determine not only the value of the specific heat, but also the uncertainty of this value by error propagation. The fitting of the function that describes the law of cooling (and not of polynomials) to the data allows the comparison of the parameters obtained from the experiment with those predicted by the theory, and there is good agreement. The application of this refinement to the determination of the specific heat of aluminium indicates that the procedure is good in spite of the use of low cost apparatus.

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Tratamento térmico solar da água para controle de fitopatógenos/ Solar heating of water for controlling phytopathogenic microorganisms

Tanaka, Maria Aparecida S.; Ito, Margarida F.; Braga, Carlos A. S.; Armond, Geraldo
2003-08-01

Resumo em português Alguns microrganismos fitopatogênicos podem ser transportados pela água, que se constitui em importante e eficiente forma de disseminação. O controle de fitopatógenos pelo tratamento térmico da água infestada, utilizando a energia solar, constituiu o objetivo do trabalho. Quantificou-se a eficiência de um sistema automatizado de aquecimento solar desenvolvido para esta finalidade, baseado em processo misto de aquecimento da água em circuito fechado, com coletores (mais) planos e transmissão de calor por convecção natural e forçada. A automatização e a equalização da temperatura foram obtidas por termostatos localizados em diferentes pontos. Verificou-se boa eficiência do equipamento, trabalhando na temperatura de 60 ºC, tanto em rendimento de água processada como na eliminação do inóculo de fitopatógenos de importância econômica, como Botrytis cinerea, Colletotrichum spp., Fusarium spp., Pythium spp., Verticillium dahliae e Rhizoctonia solani. À exceção de F. oxysporum f. sp. phaseoli, os patógenos testados não sobreviveram ao tratamento térmico a temperaturas acima de 55 0C. A técnica mostrou-se promissora como uma opção na desinfestação da água para uso em irrigação de viveiros, casas de vegetação e diversas finalidades em pequenas ou médias propriedades agrícolas. Resumo em inglês Some phytopathogenic microorganisms may be transmitted by water representing an efficient means way of inoculum dissemination. The objective of the work was to quantify the efficiency of thermal treatment by solar heating in the control of pathogens in contaminated water. The equipment developed for this purpose was composed of flat collectors and used both natural and forced convection to transfer heat to the circulating water. Thermostats, placed in different locataions (mais) , automatically equalized the temperature of the system. The equipment was verified to peform well at 60 ºC, in terms of water processed as well as in the eradication of economically important pathogens such as Botrytis cinerea, Colletotrichum spp., Fusarium spp., Pythium spp., Verticillium dahliae and Rhizoctonia solani. Except for F. oxysporum f. sp. phaseoli, the other pathogens were inactivated at temperatures above 55 ºC. The technique is a promising option to disinfest the water to be used in nurseries, greenhouses and in small or midsize agricultural exploitations.

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Software didático para modelagem do padrão de aquecimento dos tecidos irradiados por ultra-som fisioterapêutico/ Didactic software for modeling heating patterns in tissues irradiated by therapeutic ultrasound

Maggi, LE; Omena, TP; von Krüger, MA; Pereira, WCA
2008-06-01

Resumo em português INTRODUÇÃO: O ultra-som é um recurso bastante utilizado em Fisioterapia. Entretanto, a aplicação inadequada pode promover aquecimento insuficiente ou causar danos aos tecidos biológicos. Por isso, é importante que se conheçam os parâmetros ótimos para atingir a temperatura adequada, dentro dos limites seguros. A geração de calor é função dos parâmetros do equipamento e das propriedades físicas dos tecidos. Este trabalho apresentou um software que simula a (mais) variação da energia e da temperatura nos tecidos ao longo do tempo, permitindo ao usuário visualizar o padrão de aquecimento nos tecidos em função dos parâmetros. MATERIAIS E MÉTODOS: O software foi implementado com base na equação biotérmica, supondo quatro camadas (pele, gordura, músculo e osso), das quais o usuário pode alterar espessura e propriedades acústicas e térmicas. Pode-se também escolher intensidade, freqüência e tempo de aplicação. São apresentados gráficos com o percentual de energia absorvida ao longo da profundidade e a respectiva variação de temperatura por cada milímetro de tecido. RESULTADOS: Foram realizadas simulações exemplificando situações de interesse para a terapia, variando tempo de aplicação, espessura e freqüência do ultra-som. Podem ser observadas as diferenças do padrão de aquecimento, em especial nas fronteiras das interfaces. CONCLUSÕES: O software permitiu o estudo do aquecimento de tecidos biológicos por ultra-som e pode ser usado tanto para fins didáticos como para planejamento de doses de aquecimento, para ondas contínuas. Numa próxima etapa, pretende-se adequá-lo para estimar qual dose deve ser regulada no aparelho, para manter a temperatura desejada pelo tempo escolhido. Software disponível em: http://www.peb.ufrj.br/lus.htm. Resumo em inglês INTRODUCTION: Ultrasound is a resource commonly used in Physical Therapy. However, its inadequate application may produce insufficient heating or cause damage to biological tissues. Therefore, the knowledge on the optimum parameters for achieving the appropriate temperature, within safe limits, is necessary. Heat generation depends on equipment parameters and the physical properties of tissues. This study presented a software that simulates the energy and temperature vari (mais) ation in tissues over time, thus allowing users to view the heating patterns in tissues as a function of these parameters. METHODS: The software was implemented based on the bioheat transfer equation for four layers (skin, fat, muscle and bone), in which the user can change the thickness and thermal or acoustic properties of these tissues. The intensity, frequency and time of application can also be chosen. Graphs showing the percentage energy absorption in relation to depth and the respective temperature variation per millimeter of tissue are presented. RESULTS: Simulations were produced to give examples of situations of interest for therapy, by varying the time of application, thickness and ultrasound frequency. Differences in heating patterns are seen, especially at the interfaces. CONCLUSIONS: The software made it possible to study the heating of biological tissues by ultrasound and can be used both for teaching purposes and for planning heating doses for continuous waves. In the future, the software will be adapted, in order to estimate which dose should be regulated in the apparatus to maintain the desired temperature for the time chosen. Software available in: http://www.peb.ufrj.br/lus.htm.

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Sistema automatizado de aquecimento solar para controle de fitopatógenos da água de irrigação/ Automatic solar heating system for control of pathogens in irrigation water

Braga, Carlos A. da S.; Armond, Geraldo; Maziero, José V.G.; Bernardi, José A.; Peche Filho, Afonso; Tanaka, Maria A. de S.; Ito, Margarida F.; Mesquita, Cezar M.
2001-05-01

Resumo em português O sistema automatizado de aquecimento solar, baseou-se em um processo misto de aquecimento da água em circuito fechado, através de coletores planos e dois princípios integrados de transmissão de calor, um por convecção natural e o outro por convecção forçada. A automatização foi realizada por monitores termostáticos diferenciais. Os testes normativos abrangeram as temperaturas programadas de 50, 55 e 60 ºC, que contemplam a faixa de temperatura letal para (mais) a maioria dos fitopatógenos. Os resultados indicaram rendimentos térmicos da ordem de 63, 55 e 52%, superiores, quando comparados aos rendimentos médios de 50, 47 e 45% dos sistemas convencionais. Os resultados experimentais mostraram que o sistema é eficiente para a eliminação de patógenos da água de irrigação, sendo promissor como uma opção de baixo custo para ser usado em viveiros, casas-de-vegetação e pequenas ou médias propriedades agrícolas. Resumo em inglês In the system proposed, which uses flat collectors, both natural and forced convection are responsible for the transfer of heat to the circulating water. The automation of the system is performed by thermostats, placed in different places, electrically connected to other components like valves and a water pump. Under identical test conditions and in the range of temperatures considered (50, 55 and 60 ºC), which includes the reference lethal temperature range for path (mais) ogens, the thermal efficiencies attained were 63, 55 and 52%, which compare favorably with those obtained in conventional systems, these being 50, 47 and 42% respectively, as reported. The results of the experimental trials show that the system described is a viable option to eliminate pathogens present in irrigation water, while its low cost makes it attractive for use in nurseries, greenhouses and on small farms.

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Sinterização de filmes finos de LiNbO3 em forno microondas: estudo da influência da direção do fluxo de calor/ Sintering of LiNbO3 thin films in microwave furnace: study of the influence of the heat flow direction

Vasconcelos, N. S. L. S.; Vasconcelos, J. S.; Bouquet, V.; Zanetti, S. M.; Leite, E. R.; Longo, E.; Bernardi, M. I.; Perrin, A.; Guilloux-Viry, M.; Varela, J. A.
2004-06-01

Resumo em português Filmes finos de LiNbO3 foram preparados pelo método dos precursores poliméricos e depositados por "spin coating" sobre substratos de safira (0001). Os filmes foram tratados em forno microondas doméstico a 400 ºC por 15 e 20 min. Um material com alta perda dielétrica (susceptor de SiC) foi usado para absorver energia das microondas e transformá-la em calor. Este calor foi transferido para o filme a fim de promover a sua cristalização. O susceptor foi posicionado ac (mais) ima do filme ou embaixo do substrato. Desta forma, a influência da direção do fluxo de calor na cristalização das amostras foi verificada. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X, microscopia de força atômica e espectrofotometria (transmitância) na região UV-visível e o índice de refração foi determinado por elipsometria. O crescimento epitaxial foi observado para o filme com susceptor posicionado embaixo do substrato. Verificou-se que os grãos apresentaram crescimento aleatório quando o susceptor foi posicionado acima do filme. Os filmes apresentaram-se relativamente densos, homogêneos e lisos, com boas propriedades ópticas. Resumo em inglês LiNbO3 thin films were prepared using a polymeric precursor solution deposited by spin coating on (0001) sapphire substrate. Heat treatment of the films was carried out in a microwave oven at 400 ºC for 15 and 20 min. A SiC susceptor (material with high dielectric loss) was used to absorb microwave energy and transfer the heat to the film in order to promote crystallization. The susceptor was placed above the film or below the substrate. Thus, the influence of the heat f (mais) lux direction on the sample crystallization was verified. The films were characterized by X-ray diffraction, atomic force microscopy and spectrophotometry (transmittance) in the UV-Visible region and the refractive index was determined with an ellipsometer. The epitaxial growth was observed for the film with the susceptor placed below the substrate. Random growth was verified when the susceptor was placed above the film. The films were relatively dense, homogeneous and smooth with good optical properties.

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Sinterização de cerâmicas à base de PZT em forno de microondas/ Microwave synthesis of PZT based ceramics

Gelfuso, M. V.; Teixeira Neto, F.; Thomazini, D.
2007-09-01

Resumo em português Cerâmicas de titanato e zirconato de chumbo dopadas com neodímio foram sinterizadas em um forno de microondas de uso doméstico modificado. Neste tipo de aquecimento, a energia eletromagnética é transferida diretamente para o material, sendo convertida em calor pelo material cerâmico, reduzindo o tempo e energia durante o processamento. Desta forma, foram produzidos corpos cerâmicos com tempo de sinterização que variou até 30 min, a 1100 e 1200 ºC. As fases fora (mais) m investigadas por meio de difratometria de raios X. Corpos cerâmicos com densidade de 95% da teórica foram obtidos com tempo de sinterização de 10 min em 1100 ºC, com uma taxa de aquecimento de 400 ºC/min. Para as cerâmicas com densidade superior a 90% da teórica foram medidos os valores de constante dielétrica e fator de perda. Resumo em inglês Ferroelectric ceramics based on lead zirconate titanate doped with neodymium were sintered using a modified microwave oven. In this process the energy is transferred directly to the material through the interaction between molecules of the material with the electromagnetic field. The microwave sintering process has an advantage to reduce the time and save energy. This type of process involves energy conversion, opposing to heat transfer. Ceramic parts were produced by the (mais) rmal treatments at 1100 ºC and 1200 ºC up to 30 min. The formed crystalline phases were investigated by X-ray diffraction. Ceramic parts with densities above 95% of the theoretical density were produced in 10 min by heating at 1100 ºC, with heating rate of 400 ºC/min. Values of dielectric constant and loss factor of ceramics with density above 90%T.D. were determined.

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Métodos transientes de troca de calor na determinação das propriedades térmicas de materiais cerâmicos: I - o método de pulso de energia/ Thermal properties of ceramic materials by non-steady state techniques: I - the laser flash technique

Santos, W. N. dos
2005-09-01

Resumo em português A condutividade térmica, a difusividade térmica e o calor específico, conhecidas como propriedades térmicas são as três propriedades físicas mais importantes de um material do ponto de vista de cálculos térmicos. Essas propriedades são observadas quando calor é adicionado ou removido do material, e se tornam importantes em qualquer projeto que precise funcionar em qualquer ambiente térmico. A condutividade térmica é uma das propriedades físicas mais importa (mais) ntes de um material. A sua determinação experimental apresenta algumas dificuldades e requer alta precisão na determinação dos fatores necessários para o seu cálculo. A difusividade térmica pode ser medida mais facilmente e com maior precisão do que a condutividade térmica. Por essa razão, muitos pesquisadores preferem medir a difusividade, e a partir dela calcular a condutividade térmica do material. Hoje são conhecidos vários métodos para a determinação da condutividade térmica e difusividade térmica de um material. Recentemente, os métodos transientes de troca de calor têm sido os métodos preferidos na determinação das propriedades térmicas de materiais. Neste trabalho é feita uma descrição e uma análise crítica de um dos métodos mais utilizados na determinação das propriedades térmicas de materiais cerâmicos: o método de pulso de energia. Resultados numéricos são também apresentados. Resumo em inglês Thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat, namely as the thermal properties, are the three most important physical properties of a material that are needed for heat transfer calculations. Those properties are observed when heat is added or removed from a material, and they become important in any design that must function in any thermal environment. Thermal conductivity is one of the most important physical properties of a material. However, its experime (mais) ntal evaluation may presents some specific troubles, and high precision in the determination of the factors involved in its calculation is required. The thermal diffusivity can be measured more easily and accurately than the thermal conductivity. For this reason, many researchers prefer to measure the thermal diffusivity and then to derive the thermal conductivity. Nowadays, several different techniques for the determination of the thermal diffusivity and thermal conductivity may be found in the literature. Recently, transient techniques have become the preferable way for measuring thermal properties of materials. In this work it is presented a description as well as a critical analysis of one experimental technique employed worldwide for thermal properties measurements of ceramic materials: the laser flash technique. Numerical results are also presented.

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Estudo do nitrogênio na combustão do gás natural/ Study of nitrogen in the combustion of natural gas

Rangel, Leonardo Paes; Büchler, Pedro Maurício
2005-12-01

Resumo em inglês Nitrogen content in natural gas was studied in experimental and computational investigations to identify its influence on the emission level of exhaust gases from combustion facilities. Changes in natural gas composition with different N2 concentrations may result from introducing a new source gas into the system. An industrial burner fired at 75 kW, housed in a laboratory-scale furnace, was employed for runs where the natural gas/N2 proportion was varied. The exhaust and (mais) in-furnace measurements of temperature and gas concentrations were performed for different combustion scenarios, varying N2 content from 1-10 %v. Results have shown that the contamination of natural gas with nitrogen reduced the peak flame temperature, the concentration of unstable species, the NO X emission level and the heat transfer rate to the furnace walls, resulting from the recombination reactions.

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Efeitos da temperatura e da movimentação do ar sobre o isolamento térmico do velo de ovinos em câmara climática/ Effect of temperature and air velocity on the thermal insulation of the fleece of sheep in climatic chamber

Maia, Alex Sandro Campos; Silva, Roberto Gomes da; Andrade, Patrícia de Cássia
2009-01-01

Resumo em português Foram utilizados dez ovinos da raça Corriedale - cinco machos e cinco fêmeas com pesos entre 52,2 e 87,6 kg - com o objetivo de avaliar o efeito da combinação da movimentação do ar (0 e 5,0 m/s) com a temperatura do ar (25, 30 e 40ºC) sobre a temperatura retal (T R, ºC), da epiderme (T E, ºC), da superfície do velo (T V, ºC) e do interior do velo (T I, ºC) e a espessura do velo (E V, cm) e suas relações com o isolamento térmico do velo. A presença de vento (mais) não teve efeito sobre as variáveis estudadas, o que sugere que fluxo de ar (40ºC) o fluxo de calor sensível não foi significativa. Resumo em inglês Ten Corriedale sheep were evaluated, five males and five females with 52.2 to 87.6 kg of body weight, to evaluate the effect of air velocity (0 and 5 m/s) and temperature (25, 30 and 40ºC) on rectal temperature (T R, ºC), skin temperature (T E, ºC), fleece surface temperature (T V, ºC), temperature inside the fleece (T I, ºC), and fleece thickness (E V, cm) and their relationship with fleece thermal insulation. The results showed that air velocity did not affect the (mais) studied traits, suggesting that airflow 40°C), the sensible heat flow was not significant.

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EFEITOS FÍSICO-QUÍMICOS DA ADIÇÃO DE LEITE RECONSTITUÍDO NA FABRICAÇÃO DE QUEIJO MINAS FRESCAL/ PHYSICO-CHEMICAL EFFECTS OF ADDITION RECONSTITUTED MILK AN "MINAS FRESCAL"CHEESEMAKING

SABOYA, Luciana Viriato; OLIVEIRA, Antonio Joaquim; FURTADO, Múcio Mansur; SPADOTI, Leila Maria
1998-10-01

Resumo em português Estudou-se a fabricação do queijo Minas Frescal utilizando-se leite in natura adicionado de 10, 20 e 40% de leite reconstituído a partir de leite em pó integral "medium heat". Acompanhou-se a evolução da proteólise dos queijos através da determinação do pH, acidez titulável e índices de proteólise em 1, 7, 14 e 21 dias. Determinou-se a transição dos componentes do leite para o queijo, como forma de estimar o rendimento da fabricação dos queijos. Os result (mais) ados demonstraram que não houve diferenças marcantes nos parâmetros estudados. Observou-se que o teor de umidade dos queijos fabricados com adição de leite reconstituído foi maior do que os queijos Minas Frescal tradicionais. Verificou-se que até 7 dias após a fabricação os produtos mantiveram características que os identificaram como aptos para o consumo. Concluiu-se que é possível produzir queijos de boa qualidade usando até 40% de leite reconstituído adicionado ao leite in natura. Resumo em inglês "Minas Frescal" cheesemaking using mixes of fresh milk with different percentages (0, 10, 20 and 40%) of reconstituted medium heat dried whole milk was studied. Protein breakdown as well pH and titratable acidity changes were monitored during cheese storage for 1, 7, 14 and 21 days. The transfer of milk components to cheese curd was carefully determined as a tool to estimate cheese maufacturing yield. Moisture contents of cheeses made from reconstituted milk were signific (mais) antly higher than those of traditional Minas Frescal cheese. It was observed that cheese kept their normal sensory atributes for up 7 days, after what some noticiable changes were detected. It was concluded that it is possible to produce a good quality Minas Frescal cheese using up to 40% of reconstituted milk mixed to fresh milk.

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Avaliação da utilização do "cio do potro" na coleta de embriões/ Evaluation of the foal heat for the embryo transfer

Carvalho, Giovanni Ribeiro de; Fonseca, Francisco Aloizio; Silva Filho, José Monteiro da; Ruas, José Reinaldo Mendes; Borges, Alan Maia
2001-10-01

Resumo em português Foram comparadas coletas de embriões de éguas paridas no "cio do potro" (n=19) com coletas de éguas solteiras (n=18). Não foram observadas diferenças entre os grupos nas taxas de recuperação de embriões (57,9 e 50,0%); no dia da coleta (idade do embrião), 7,84 e 7,66; na duração da coleta (8,63 e 9,00 minutos); na recuperação do meio de lavagem (1921 e 1934 mL); no tamanho do embrião com sete dias (0,42 e 0,44 mm); no tamanho do embrião com oito dias (1,11 (mais) e 1,66 mm); na condição do embrião (3,81 e 3,55); no intervalo do início do cio à ovulação (6,44 e 5,66 dias); e no diâmetro do folículo à ovulação (38,76 e 37,55 mm), para éguas paridas no "cio do potro" e solteiras, respectivamente. Houve diferença no número de cobrições por ciclo, que foi de 2,5 e 1,9 para o "cio do potro" e as éguas solteiras, respectivamente. Não houve diferenças entre os grupos nas concentrações de progesterona no dia da coleta. Resumo em inglês Embryos collections of foaling mares (n=19) and non-lactating mares (n=18) were compared. No differences were observed between treatments on embryo recovery rates (57.9% and 50.0%); on embryo age (7.84 and 7.86 days); on duration of collection (8.63 and 9.00 minutes); on recovery of flushed medium from the uterus (1921 and 1934 mL); on the size of 7-day embryo (.42 mm and .44 mm); on the size of 8-day embryo (1.11 mm and 1.66 mm); on the quality grade of the embryos (3.81 (mais) and 3.55); on the interval from estrus to ovulation (6.44 and 5.66 days); on the follicle diameter at ovulation (38.76 mm and 37.55 mm) and on progesterone concentration in the flushing day. The number of services per cycle differed between the foal heat mares (2.5) and non-lactating mares (1.9).

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