SECAGEM DE GRÃOS POR CONVECÇÃO

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- Umidade relativa (UR)

Esta mostra a capacidade que ar possui de absorver a umidade. Isto é, quanto menor a umidade relativa, maior a capacidade do ar em absorver a umidade. Define-se como sendo a relação entre a fração molar do vapor de água na mistura e a fração de vapor de água numa mistura saturada à mesma pressão e temperatura. Sabendo que a mistura ar-vapor de água pode ser considerada como gás perfeito á pressão atmosférica, então podemos utilizar a lei dos gases ideais, portanto a umidade relativa pode ser definida como a relação entre a pressão parcial do vapor e a pressão do vapor saturado): [pic 20][pic 21]

[pic 22]

- Grau de saturação

É a relação entre a umidade absoluta real do ar e a umidade absoluta do ar saturado à mesma temperatura.

[pic 23]

= grau de saturação = pressão barométrica[pic 24][pic 25]

- Temperatura de orvalho

O ponto de orvalho é um valor de temperatura onde começa o processo de saturação da água, portanto ela representa a temperatura mínima que a mistura pode sofrer de resfriamento sem haver a precipitação (condensação) de umidade.

- TEORIA DE SECAGEM

- Princípios termodinâmicos da troca de calor

Calor é a energia em trânsito devida a uma diferença de temperatura. Ocorre do corpo mais quente para o mais frio até que haja equivalência de temperatura entre eles. Um corpo nunca contém calor. Calor é um fenômeno transitório, que cessa quando não existe mais diferença de temperatura. Quando a transferência de energia ocorre entre uma superfície e um fluido em movimento em virtude da diferença de temperatura entre eles, usa-se o termo “transferência de calor por convecção”.

- Convecção

O processo pelo qual a energia é transferida das porções quentes para porções frias de um fluido através da ação combinada de: condução de calor, armazenamento de energia e movimento de mistura.

O processo de convecção ocorre basicamente da seguinte forma: a velocidade de ar próximo a superfície é muito baixa em razão das forças viscosas. Nesta região o calor é transferido por condução. Ocorre portanto um armazenamento de energia pelas partículas nesta região. Na medida que estas partículas passam para a região de altas velocidade, elas são carreadas pelo fluxo transferindo calor.

[pic 26] Figura 1: Gradiente de velocidade de ar. (fonte: Introdução à transferência de calor, Eduardo Emery Cunha)

Quando o movimento do fluxo é induzido por um agente externo denomina-se convecção forçada. Quando esse ar é aquecido a transferência de calor é determinado a partir da Lei de Newton do arrefecimento:

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Na convecção natural a parte de baixo sofre transferência de calor por condução da mesma forma que a convecção forçada. As partículas energizadas têm sua temperatura aumentada e consequentemente diminuindo sua densidade fazendo com que subam para as partes mais frias trocando calor com as partículas ali presentes, promovendo um fluxo natural de transferência de calor.

- Como funciona o processo de secagem

As condições de secagem são diversas levando em consideração as propriedades do ar de secagem e a forma como se faz contato ar-produto. Segundo Alcivan Almeida citando Strumillo e Kundra (1968) entende-se por secagem a transferência de um liquido presente num dado material para uma fase gasosa não saturada.

Na secagem por convecção o produto é colocado em contato com o ar quente e ocorre uma transferência de calor do ar para o produto. Essa transferência de calor provoca o aumento da temperatura do material provocando a evaporação do líquido presente gerando uma diferença da entre as pressões parciais de vapor do líquido.

[pic 28] Figura 2: Esquema do processo de secagem (Fonte: Evangelista Neto, Alcivan Almeida, Secagem de grãos de girassol em leito fixo e em leito de jorro - 2013).

Com a diferença de pressão parcial de vapor d’água existente entre o ar e a superfície do produto e com o fornecimento de calor do ar para o produto ocorre uma transferência de massa para o ar na forma de vapor de agua, ou seja uma parte do calor que chega é utilizada para vaporizar a água. Neste processo a taxa de secagem é definida como a umidade removida do material por unidade de tempo e por unidade de área de secagem. Que pode ser definido pela seguinte equação:

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WD = taxa de secagem (Kg/m².s);

= massa do material isento de umidade; [pic 30]

A = área relativa à transferência de massa (m²)

Ubs = Base seca;

Analisando as curvas que representam a cinética de secagem observa-se diferentes períodos durante o processo: período de início da transferência de calor, período de taxa constante e período de taxa decrescente.

[pic 31] Figura3: curvas de secagem (Fonte: Conceito de Processo e Equipamento de Secagem PARK, ANTONIO, OLIVEIRA, PARK)

Período 1: é o período de início da transferência de calor do ar para a superfície do produto. Como nesta parte o produto está mais frio do que o ar a pressão de vapor exercida pela agua da superfície é baixa sendo assim ocorrendo pouca transferência de massa. Como o fornecimento de calor para o material é constante, acarreta uma elevação da temperatura do produto consequentemente uma elevação da pressão e da velocidade de secagem. Essa velocidade de secagem é controlada pela velocidade de transferência de calor para a superfície evaporante. A velocidade da transferência de massa equilibra a transferência de calor e a temperatura da superfície saturada permanece constante. Este período continua enquanto a migração de água do interior para a superfície seja suficiente para acompanhar a perda por evaporação de água na superfície.

Relacionando as equações de transferência de calor e de massa pode-se calcular a taxa de secagem:

- m [pic