Browsing by Author "Andrade, Bernardo Campos"
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- Algoritmo de dimensionamento de secadores de alimentos por bomba de calor a arPublication . Andrade, Bernardo Campos; Ribeiro, Luís Frölén; Barbieri, Paulo Eduardo LopesEsta tese teve como objetivo o desenvolvimento de um algoritmo de otimização do dimensionamento de secadores de alimentos por bomba de calor a ar. Seu desenvolvimento serviu para o apoio ao projeto de um protótipo de uma máquina de secagem de alimentos de pequeno porte, focada no mercado doméstico. O algoritmo focou-se na redução do tempo de cálculo para a seleção de componentes em função das dimensões do secador e do tipo de alimento. A tese apresenta toda a base teórica utilizada para produzir este algortimo, nos ambitos da psicrometria, da transferência de calor e de massa e de como o alimento se comporta quando exposto ao ar quente para secagem. Equações de transferência de calor, de massa e de curvas de secagem, oriundas dos prícipios de conservação de massa e de energia, são indicadas e explicadas para justificar sua aplicação. O algoritmo possui 3 etapas: cálculo psicrométrico, cálculo de carga térmica e cálculo de secagem. A lógica da sequência de ações é apontada, com o intuito de exclarecer ao leitor o funcionamento sequencial entre estas etapas que resultam no dimensionamento. Esta explicação do desenvolvimento do algoritmo é independente do código, para permitir aplicação em qualquer meio ou linguagem de programação. Finalmente, a tese apresenta os resultados que foram obtidos pela simulação da atuação ideal de uma máquina, por meio da implementação do algoritmo em um código de MatLab. Esta simulação foi iniciada com base num desenho da arca de um frigorífico, resultando no valor do caudal mássico de fluido refrigerante necessário. No caso foram dimensionados secadores para as seguintes massas de cogumelos: 45kg, 123kg, 200kg, 277kg e 355kg. Com o caudal obtido, foram encontrados três compressores compatíveis da EMBRACO sendo as suas potências 610W, 990W e 1445W. O primeiro compressor atendeu um secador de 45kg, o segundo até 123kg e o terceiro atende até o maior valor de 355kg. O algoritmo resultou na publicação do artigo “Heat Pump Dryer Design Optimization Algorithm”. Além disso, foi feito o refinamento dos tempos de secagem da simulação com o uso de modelos de previsão melhores, que foram de 6 horas para uma secagem de cogumelos completa a 60°C (temperatura utilizada nos experimentos), condizentes com os valores obtidos experimentalmente e publicados de 5 horas para secagem (dado que a paragem feita experimentalmente não segue parametros tão pequenos como a simulação), o que reforça a solidez do modelo apresentado.
- Heat pump dryer design optimization algorithmPublication . Andrade, Bernardo Campos; Amorim, Ighor Matheus Marques; Silva, Michel; Savosh, Larysa; Ribeiro, Luís FrölénDrying food involves complex physical atmospheric mechanisms with non-linear relations from the air-food interactions, and those relations are strongly dependent on the moisture contents and the type of food. Such dependence makes it complex to design suitable dryers dedicated to a single drying process. To streamline the design of a novel compact food-drying machine, a heat pump dryer component design optimization algorithm was developed as a subprogram of a Computer Aided Engineering tool. The algorithm requires inputting food and air properties, the volume of the drying container, and the technical specifications of the heat pump off-the-shelf components. The heat required to dehumidify the food supplied by the heat exchange process from condenser to evaporator, and the compressor’s requirements (refrigerant mass flow rate and operating pressures) are then calculated. Compressors can then be selected based on the volume and type of food to be dried. The algorithm is shown via a flow chart to guide the user through three different stages: Changes in drying air properties, heat flow within dryer and product moisture content. Example results of how different compressors are selected for different types of produces and quantities (Agaricus blazei mushroom with three different moisture contents or fish from Thunnini tribe) conclude this article.