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Consultar: Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica

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Ttulo [PT]: Otimizao da secagem peridica de soja em leito fixo
Ttulo [EN]: Optimization of periodic drying of soybean in fixed bed
Autor(es): Rafael Oliveira Defendi
Palavras-chave [PT]:

Secagem de soja. Leito fixo. Secagem intermitente. Secagem peridica. Brasil.
rea de concentrao: Desenvolvimento de Processos
Titulao: Doutor em Engenharia Qumica
Banca:
Luiz Mario M. Jorge [Orientador] - UEM
Paulo R. Paraso - UEM
Marcos de Souza - UEM
Gylles Ricardo Strller - UTFPR
Oswaldo Curty da Mota Lima - UEM
Regina Maria Matos Jorge - UFPR
Resumo:
Resumo: A produo e exportao brasileira de gros de soja ocupam uma posio de destaque no cenrio mundial. Um dos principais gastos inerentes a produo desses produtos est concentrado no processo de secagem. Uma alternativa para reduo dos gastos energticos deste processo est na aplicao da operao intermitente que pode levar a maiores rendimentos e potencializar os transportes de massa e de energia. Neste contexto, objetiva-se nesse trabalho estudar a operao peridica de secagem de soja (variedade EMBRAPA 48) em leito fixo, visando encontrar as melhores condies de modulao da temperatura e da vazo do ar a fim de se reduzir o mximo possvel o consumo energtico do processo. Para cumprir este objetivo central, estabeleceram-se cinco objetivos inerentes a este estudo: estudar o processo de aquecimento do ar por resistncias eltricas em regime transiente; determinar o levantamento da cintica de secagem de soja em camada delgada e a estimativa dos coeficientes de transferncia de massa do processo; comparar o estudo experimental entre as secagens convencional e peridica em termos de rendimento; modelar, validar e simular a secagem de soja em leito fixo operando peridica e convencionalmente; otimizar o processo de secagem de vii soja em leito fixo por meio dos modelos ajustados visando minimizar os gastos energticos do processo. Dos resultados obtidos, observou-se que o modelo do aquecedor em regime transiente ajustado se mostrou ideal para estimar a voltagem necessria a fim de se atingir a temperatura desejada nos experimentos de secagem em leito fixo de acordo com as condies ambientes. No estudo da cintica de secagem de soja, observou-se que a velocidade do ar pouco interferiu nas cinticas de secagem, enquanto que a temperatura do ar e a umidade inicial do gro impactaram significativamente nas taxas de secagem. Os estudos experimentais de secagem de soja em leito fixo indicaram que as porcentagens de gua evaporada foram significativamente maiores em operao peridica caracterizando uma melhora no desempenho do secador nos casos em que ambas as operaes foram conduzidas com o mesmo gasto energtico, mesma demanda de ar, mesmas condies climticas e mesmo tempo de secagem. Com as simulaes por meio dos modelos ajustados, foi possvel atingir em alguns casos uma reduo de 21% no consumo energtico com a operao peridica. Quanto aos estudos de otimizao, observou-se que pode ser mais vantajoso operar de forma tanto peridica quanto convencional dependendo das condies iniciais do sistema, como a temperatura e umidade do gro e do ar. Como as caractersticas do ar e da soja variam muito nas diferentes alimentaes dos secadores industriais, este estudo sugere que os processos de secagem com ferramentas de controle na entrada dos secadores, que utilizam modelos como os ajustados neste trabalho, podem auxiliar na melhor determinao das modulaes das condies do ar de secagem a fim de se reduzir o consumo energtico do processo.

Abstract: Brazilian production and exportation of soybean grains occupy a leading position in the global raking. One of the main expenditures related to the production of these grains is focused on the drying process. An alternative do reduce the energy consumption of this process is the intermittent drying which can lead to higher dryer performance and to enhance the mass and energy transfers. In this context, it was aimed to study the periodic operation of soybean in fixed bed focusing to find the best modulation conditions of the air temperature and its flow aiming to reduce the process energy consumption. Based on this central goal, it was established five goals related to this study: study of the air heating process with electric resistors in transient regime; drying kinetics of soybean in thin layer and mass transfer coefficient estimation; experimental and comparative study between the periodic and the conventional drying of soybean in fixed bed; modeling, validation and simulation of drying of soybean in fixed bed operating periodically and conventionally; optimization of the drying process of soybean in fixed bed with the adjusted models aiming to minimize the process energy expenditure. Results revealed that the electric heater model adjusted in transient regime showed to be ideal to estimate the necessary voltage to achieve the required temperature during the drying experiments in fixed bed according to climate conditions. In the drying kinetics studies, it was observed that the air velocity did not influence the drying kinetics, while the air temperature and the grain initial moisture content significantly impact on the drying rates. Experimental results from the soybean drying in fixed bed showed that the percentage of evaporated water was significantly higher for the periodic operation, which marked an improvement in the dryer performance for cases where both operations were conducted with the same energy consumption, air demand, climate condition and drying time. Simulating the drying process with the adjusted models, it was possible to achieve with the periodic operation a reduction of 21% in the heat input energy consumption. Optimization studies revealed that either conventional or periodic operation can be the best operational condition depending on the system initial conditions, such as the temperature and moisture content of the grain and the air. As the air and the grain characteristics vary in each industrial drying feeding, this study showed that the drying process with control strategies at the dryer entrance based on adjusted models according to the methodology used in this work can assist on the determination of the best modulation patterns of air conditions aiming to reduce the energy consumptio.
Data da defesa: 04/09/2015
Cdigo: vtls000222913
Informaes adicionais:
Idioma: Portugus
Data de Publicao: 2015
Local de Publicao: Maring, PR
Orientador: Prof. Dr. Luiz Mario M. Jorge
Co-Orientador: Prof. Dr. Paulo R. Paraso
Instituio: Universidade Estadual de Maring. Centro de Tecnologia. Programa de Ps-Graduao em Engenharia Qumica
Nvel: Tese (doutorado em Engenharia Qumica)
UEM: Departamento de Engenharia Qumica

Responsavel: elaine
Categoria: Aplicao
Formato: Documento PDF
Arquivo: Otimizao da Secagem Peridica de Soja em Leito Fixo.pdf
Tamanho: 7771 Kb (7957403 bytes)
Criado: 11-08-2016 14:35
Atualizado: 11-08-2016 14:48
Visitas: 397
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