Orientador: Vivaldo Silveira Júnior

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos

Resumo: Módulos termoelétricos ou Peltier podem funcionar como bombas de calor promovendo o fluxo térmico entre suas faces opostas à custa da inserção de potência elétrica. O efeito Peltier profere a linearidade entre transferência de calor e corrente elétrica inserida, tornando o módulo um aparato...

Resumo: Módulos termoelétricos ou Peltier podem funcionar como bombas de calor promovendo o fluxo térmico entre suas faces opostas à custa da inserção de potência elétrica. O efeito Peltier profere a linearidade entre transferência de calor e corrente elétrica inserida, tornando o módulo um aparato de características potencialmente ideais aos estudos dos efeitos das trocas térmicas. Nesse contexto, o presente trabalho traz o projeto, montagem e avaliação de um protótipo termoelétrico idealizado para congelamento unidirecional por contato direto de amostras consistentes em placa Peltier. A instrumentação do sistema possibilitou o monitoramento da potência elétrica inserida na placa e das temperaturas em diferentes pontos da superfície da placa bem como do espaço interno do sistema. Os testes de avaliação do protótipo comprovaram a adequada montagem com garantia das leituras dos sensores, bem como a boa repetibilidade dos resultados em nível de significância de 5%. Os resultados obtidos para congelamentos de gel de gelatina 2% confirmaram a viabilidade de uso do aparato para estudos dos efeitos de diferentes taxas de congelamento sobre a estruturação do gelo, com alto nível de monitoramento das condições de avanço da frente de congelamento. A precisão do protótipo em detectar pontos de alterações energéticas na amostra, nas proximidades de pontos de alterações estruturais, inferiu na utilização do aparato para estudos térmicos de materiais. Assim, o protótipo termoelétrico foi testado como ferramenta de estudos térmicos, evidenciando-se a possibilidade de seu uso para determinação da região de transição vítrea. A utilização desse aparato para análises térmicas viabiliza e torna mais eficiente o processo comparativamente aos métodos tradicionalmente empregados como o DSC

Abstract: Peltier modules or thermoelectric modules can operate as a heat pump promoting the heat flow in its opposite faces from inserting electric power. The Peltier effect gives the linearity between heat transfer and inserted electrical current, making the characteristics of an apparatus module...

Abstract: Peltier modules or thermoelectric modules can operate as a heat pump promoting the heat flow in its opposite faces from inserting electric power. The Peltier effect gives the linearity between heat transfer and inserted electrical current, making the characteristics of an apparatus module potentially ideal for studies of the effects of heat exchange. In this context, this paper presents the design, assembly and evaluation of a thermoelectric prototype designed for unidirectional freezing of samples by direct contact semi-solid thermal plate. The instrumentation system allowed the monitoring of electrical power inserted into the card and temperatures in different parts of the plaque and the internal space of the system. The evaluation tests of the prototype proved to guarantee proper assembly of the sensor readings, as well as the good repeatability of results at a 5% significance level. The results for freezing of gelatin gel 2% confirmed the feasibility of using the apparatus for studies of the effects of different freezing rates on the structure of ice, with a high level of conditions monitoring the advancing of the cold freezing. The high accuracy of the prototype in detecting points of energy in the sample, inferred changes in the use of apparatus for thermal study of materials, so the thermoelectric prototype was tested as a tool for thermal studies, demonstrating the possibility of its use for determining the region vitreous transition. The use of this Peltier modules enable it to be more efficient compared to traditional processes such as DSC