Modelagem matematica e simulação dinamica de trocadores de calor de placas para o resfriamento de sucos de laranja natural e concentrado
Maria Isabel Berto
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP B462m
Campinas, SP : [s.n.], 2000.
110p. : il.
Orientador: Vivaldo Silveira Junior
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos
Resumo: Os trocadores de calor de placas são amplamente utilizados na indústria de alimentos para diversos fins dentre os quais destacam-se os tratamentos térmicos como resfriamento, aquecimento, pasteurização e esterilização. A predição da temperatura dos fluidos alimentícios dependente das...
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Resumo: Os trocadores de calor de placas são amplamente utilizados na indústria de alimentos para diversos fins dentre os quais destacam-se os tratamentos térmicos como resfriamento, aquecimento, pasteurização e esterilização. A predição da temperatura dos fluidos alimentícios dependente das condições de operação para um tratamento térmico
realizado em trocadores de calor é fundamental para a obtenção de um produto final de boa qualidade, com um tempo de prateleira adequado. Diante destes fatos, o presente trabalho consistiu na modelagem matemática e simulação dinâmica do resfriamento do fluido Newtoniano suco de laranja natural e do fluido não-Newtoniano, suco de laranja
concentrado, realizado em um trocador de calor de placas. A simulação dinâmica teve como objetivo a predição das curvas de reação do processo de resfriamento representada pelo comportamento da temperatura destes produtos com o tempo, sob diversas condições de operação. A modelagem utilizada nesta simulação foi uma adaptação de vários modelos
já propostos, codificada no programa Mat-Lab. Foi realizado um planejamento de ensaios, alterando as variáveis: vazões de produto e de refrigerante secundário, concentrações de sólidos solúveis e temperaturas iniciais dos fluidos de operação. Através das simulações obtidas, foi possível avaliar o grau de influência das variáveis perturbáveis sobre a
temperatura do produto após o resfriamento. Através das curvas de reação do processo, que são subsídios para sintonia de controladores para automação deste tipo de equipamento, conc1triu-seque alterações nas características do fluido, nas configurações de escoamento ou das placas e das condições iniciais de operação afetam diretamente a temperatura final e
a dinâmicado processo de resfriamento. Ver menos
realizado em trocadores de calor é fundamental para a obtenção de um produto final de boa qualidade, com um tempo de prateleira adequado. Diante destes fatos, o presente trabalho consistiu na modelagem matemática e simulação dinâmica do resfriamento do fluido Newtoniano suco de laranja natural e do fluido não-Newtoniano, suco de laranja
concentrado, realizado em um trocador de calor de placas. A simulação dinâmica teve como objetivo a predição das curvas de reação do processo de resfriamento representada pelo comportamento da temperatura destes produtos com o tempo, sob diversas condições de operação. A modelagem utilizada nesta simulação foi uma adaptação de vários modelos
já propostos, codificada no programa Mat-Lab. Foi realizado um planejamento de ensaios, alterando as variáveis: vazões de produto e de refrigerante secundário, concentrações de sólidos solúveis e temperaturas iniciais dos fluidos de operação. Através das simulações obtidas, foi possível avaliar o grau de influência das variáveis perturbáveis sobre a
temperatura do produto após o resfriamento. Através das curvas de reação do processo, que são subsídios para sintonia de controladores para automação deste tipo de equipamento, conc1triu-seque alterações nas características do fluido, nas configurações de escoamento ou das placas e das condições iniciais de operação afetam diretamente a temperatura final e
a dinâmicado processo de resfriamento. Ver menos
Abstract:The plate heat exchangers are widely used in the food industry for many processes that involve thermal treatments such as pasteurization, sterilization, cooling and heating of fluids. The prediction of the outlet fluid temperature transient behavior as a function of the of the operational...
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Abstract:The plate heat exchangers are widely used in the food industry for many processes that involve thermal treatments such as pasteurization, sterilization, cooling and heating of fluids. The prediction of the outlet fluid temperature transient behavior as a function of the of the operational conditions for a thermal treatment in heat exchangers, has fundamental
importance in the obtainrnent of good quality products, with a adequate shelf life. The present work consisted of the mathematical modeling and dynamic simulation of the cooling process of the Newtotoniano fluid - natural orange juice, and the non-Newtonian fluid - concentrate orange juice, in a plate heat exchanger. The dynamic simulation has the purpose of predicting the cooling process reaction curves, represented by the temperature behavior with time, under several disturbances in the operational conditions. The modeling used in this simulation was an adaptation of several models already proposed in the literature and the code was accomplished in the program Mat-Lab. In the proposed experimental design, disturbances were made in the following variables: orange juices and remgerants mass fow rates, inlet tluid temperatures and orange juice soluble solid contents. Through the simulations obtained, it was possible to analyze the effects of these
variables in the outlet orange juice temperature. The process reactions curves obtained, which are a new subsidy in tuning and controlling works, showed that changes in the fluid characteristics, in flows configurations, in the kind of plates and in the initial operational conditions affect directly the fluid outlet temperature and the dynamics of the cooling process.
process. Ver menos
importance in the obtainrnent of good quality products, with a adequate shelf life. The present work consisted of the mathematical modeling and dynamic simulation of the cooling process of the Newtotoniano fluid - natural orange juice, and the non-Newtonian fluid - concentrate orange juice, in a plate heat exchanger. The dynamic simulation has the purpose of predicting the cooling process reaction curves, represented by the temperature behavior with time, under several disturbances in the operational conditions. The modeling used in this simulation was an adaptation of several models already proposed in the literature and the code was accomplished in the program Mat-Lab. In the proposed experimental design, disturbances were made in the following variables: orange juices and remgerants mass fow rates, inlet tluid temperatures and orange juice soluble solid contents. Through the simulations obtained, it was possible to analyze the effects of these
variables in the outlet orange juice temperature. The process reactions curves obtained, which are a new subsidy in tuning and controlling works, showed that changes in the fluid characteristics, in flows configurations, in the kind of plates and in the initial operational conditions affect directly the fluid outlet temperature and the dynamics of the cooling process.
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Modelagem matematica e simulação dinamica de trocadores de calor de placas para o resfriamento de sucos de laranja natural e concentrado
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