Estudo numérico e experimental do resfriamento convectivo de vegetais cilíndricos

Abstract

O resfriamento de produtos agrícolas, em ambientes com atmosfera controlada, é uma das técnicas que tem sido utilizada por produtores e indústrias do setor, sendo importante se ter informações sobre a influência de parâmetros que atuam durante o processo. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo numérico unidimensional usando-se um método explícito de aproximação das derivadas de equações diferenciais por diferenças finitas, para solucionar a equação da condução de calor em sólidos com alto teor de água e de formato cilíndrico, que estejam submetidos a um fluxo de ar resfriado. Utilizando o modelo, simulou-se a influência de variáveis físicas e geométricas na distribuição das temperaturas radiais em cilindros hipotéticos, obtendo-se resultados coerentes com o comportamento previsto para tal situação. Foram feitas medidas experimentais das temperaturas em diferentes localizações radiais em alguns vegetais com formato aproximadamente cilíndrico e, os resultados dessas medidas, comparados com as previsões numéricas, revelando boa concordância dentro da faixa do erro experimental.

Cooling in atmosphere controlled environment is one of the methods used in the food preservation and processing industry. For best process improvement information, for example, concerning the influence of different parameters on the internal temperature values are of interest. The present work deals with a simple numeric model developed using a explicit finite-differences scheme for solve the one-dimensional cylindrical transient heat equation. The equation is solved with a field temperature inicial condition, simetry center boundary condition and a pure convection surface boundary condition after normalizing the equation system. A FORTRAN program was develop to solve the resulting matricial system to obtain the transient radial temperature distribution as a function of convective heat coefficient, Fourier number, thermal diffusivity and Biot number. The experimental setup consisted of a retangular duct througt witch cooled air circulated by a blower. Inside the duct fresh approximated cylindrical shapped samples of food products have they radial temperature measured in four different location using iron-constantan thermocouples. The results show that there is a good a agreement between the experimentally measured temperature values and that computed using numeric model.