Estudo das viabilidades térmica e econômica de um secador solar de exposição direta fabricado com materiais de baixo custo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2023
Autor(a) principal: Lopes, Josenilton dos Santos
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Brasil
UFRN
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Energia solar
Secador solar
Secagem de alimentos
Baixo custo
Viabilidades
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Link de acesso: https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52607
Resumo: A study of the thermal and economic viability of the direct exposure solar dryer manufactured with low cost materials, using 1900g of apple (Malus Domestica) is presented. The solar dryer works with natural air circulation and stands out for its low cost and ease of operation and maintenance. The study stages consisted of using a solar dryer in two configurations: Configuration 1 – without thermal insulation and Configuration 2 – With thermal insulation, selection and preparation of the raw material, analysis of drying throughout the dryer (3 samples, located in the input, center and output in the two configurations of the solar dryer), use of instruments for measuring data (solar radiation, air velocity, mass, temperature and time), and analysis of the efficiency of the process. The results were compared with other dryers and demonstrated the economic and thermal viability of the studied solar dryer. Configuration 2 provided superior results compared to Configuration 1. Thermal Efficiency of 10%, process efficiency, 91.65%, average instantaneous solar irradiance of 990 W/m^2 and total cost of R$298.48. Furthermore, the moisture contents of the samples were adjusted to five mathematical models commonly used in solar drying. To verify the goodness of fit, the following statistical parameters were considered: coefficient of determination (r^2), root mean square error (RSME) and chi-square (χ^2). Midilli and Kuçuk's model showed adequate adjustment of the experimental data of samples A, B and C in Configurations 1 and 2. In the end, the dehydrated apple slices had a satisfactory texture and appearance and were crushed to produce flour.
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The study stages consisted of using a solar dryer in two configurations: Configuration 1 – without thermal insulation and Configuration 2 – With thermal insulation, selection and preparation of the raw material, analysis of drying throughout the dryer (3 samples, located in the input, center and output in the two configurations of the solar dryer), use of instruments for measuring data (solar radiation, air velocity, mass, temperature and time), and analysis of the efficiency of the process. The results were compared with other dryers and demonstrated the economic and thermal viability of the studied solar dryer. Configuration 2 provided superior results compared to Configuration 1. Thermal Efficiency of 10%, process efficiency, 91.65%, average instantaneous solar irradiance of 990 W/m^2 and total cost of R$298.48. Furthermore, the moisture contents of the samples were adjusted to five mathematical models commonly used in solar drying. To verify the goodness of fit, the following statistical parameters were considered: coefficient of determination (r^2), root mean square error (RSME) and chi-square (χ^2). Midilli and Kuçuk's model showed adequate adjustment of the experimental data of samples A, B and C in Configurations 1 and 2. In the end, the dehydrated apple slices had a satisfactory texture and appearance and were crushed to produce flour.Apresenta-se o estudo das viabilidades térmica e econômica do secador solar de exposição direta fabricado com materiais de baixo custo, utilizando 1900g de maçã (Malus Domestica). O secador solar trabalha em regime de circulação natural de ar e destaca-se pelo baixo custo e facilidade de operação e manutenção. As etapas do estudo consistiram na utilização de um secador solar em duas configurações: Configuração 1 – sem isolante térmico e Configuração 2 – Com isolante térmico, seleção e preparo da matéria-prima, análise da secagem ao longo do secador (3 amostras, localizadas na entrada, centro e saída nas duas configurações do secador solar), utilização de instrumentos para medição dos dados (radiação solar, velocidade do ar, massa, temperatura e tempo), e análise da eficiência do processo. Os resultados foram comparados com outros secadores e demonstraram a viabilidade econômica e térmica do secador solar estudado. A Configuração 2 proporcionou resultados superiores comparando com a Configuração 1. O Rendimento térmico de 10,87%, a eficiência do processo, 93,65%, a média da irradiância solar global instantânea de 990 W/m^2 e custo total de R$298,48. Além disso, os teores de umidade das amostras foram ajustados a cinco modelos matemáticos comumente utilizados na secagem solar. Para verificar a qualidade do ajuste, considerou-se os seguintes parâmetros estatísticos: coeficiente de determinação ( 2 ), raiz do erro quadrático médio () e qui-quadrado ( 2 ). O modelo de Midilli e Kuçuk apresentou ajuste adequado dos dados experimentais das amostras A, B e C nas Configurações 1 e 2. Ao final, as amostras de maçã desidratada apresentaram textura e aparência satisfatórias e foram trituradas para produção de farinha.Universidade Federal do Rio Grande do NorteBrasilUFRNPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICASouza, Luiz Guilherme Meira dehttp://lattes.cnpq.br/2544719223085086http://lattes.cnpq.br/0801747108308706Aquino, Marcos Silva dehttps://orcid.org/0000-0003-4260-3259http://lattes.cnpq.br/8780485157382325Batista, Salomão SávioLopes, Josenilton dos Santos2023-06-05T19:22:21Z2023-06-05T19:22:21Z2023-03-31info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfLOPES, Josenilton dos Santos. Estudo das viabilidades térmica e econômica de um secador solar de exposição direta fabricado com materiais de baixo custo. Orientador: Luiz Guilherme Meira de Souza. 2023. 103f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2023.https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/52607info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFRNinstname:Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)instacron:UFRN2023-06-05T19:22:58Zoai:repositorio.ufrn.br:123456789/52607Repositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufrn.br/oai/repositorio@bczm.ufrn.bropendoar:2023-06-05T19:22:58Repositório Institucional da UFRN - Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN)false
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