Modeling and simulation of forced-air cooling of strawberries using variable convective coefficient

Abstract

ABSTRACT:In the forced-air cooling process of fruits occurs, besides the convective heat transfer, the mass transfer by evaporation. The energy need in the evaporation is taken from fruit that has its temperature lowered. In this study it has been proposed the use of empirical correlations for calculating the convective heat transfer coefficient as a function of surface temperature of the strawberry during the cooling process. The aim of this variation of the convective coefficient is to compensate the effect of evaporation in the heat transfer process. Linear and exponential correlations are tested, both with two adjustable parameters. The simulations are performed using experimental conditions reported in the literature for the cooling of strawberries. The results confirm the suitability of the proposed methodology.KEYWORDS: mathematical modeling, cooling, parameters estimation. MODELAGEM E SIMULAÇÃO DO RESFRIAMENTO DE MORANGOS COM AR FORÇADO USANDO COEFICIENTE CONVECTIVO VARIÁVEL RESUMO:No processo de resfriamento de frutas por ar forçado, ocorre, além da transferência convectiva de calor, a transferência de massa por evaporação. A energia necessária para a evaporação é retirada da fruta que tem sua temperatura diminuída. Neste trabalho, propõe-se o uso de correlações empíricas para o cômputo do coeficiente convectivo de transferência de calor em função da temperatura da superfície do morango durante este processo de resfriamento. O objetivo desta variação do coeficiente convectivo é compensar o efeito da evaporação no processo de transferência de calor. São testadas correlações lineares e exponenciais, ambas com dois parâmetros ajustáveis. As simulações são realizadas, utilizando-se de condições experimentais reportadas na literatura para o resfriamento de morango. Os resultados encontrados confirmam a adequação da metodologia proposta.PALAVRAS-CHAVE: modelagem matemática, resfriamento, estimação de parâmetros.

Modelagem da extração de óleos essenciais empregando coeficiente de difusão variável

“…Propõe-se a implementação do modelo, para a descrição do processo de extração de óleos essenciais, considerando inicialmente o coeficiente de difusão constante. Assim como o trabalho desenvolvido por SIQUEIRA et al (2012), que estuda o resfriamento de morangos com ar forçado, e o estudo desenvolvido por SILVA et al (2012), que trata da transferência de massa durante o processo de secagem de bananas, o modelo apresentado inicialmente possui solução analítica. Entretanto, nestes dois trabalhos da literatura e no presente trabalho, a inserção de modificações no modelo faz com que ele não tenha mais solução analítica e só possa ser resolvido numericamente.…”

The Role of Char Formation in Equilibrium Modeling of Gasification Processes

“…Mathematical modeling is a useful tool for the investigation of such thermal processes, as it can be used to study a given system without the need to run several experimental tests (Fournel et al, 2015). The models can be built by studying the system behavior through equations that describe the physical and chemical phenomena involved in the process, such as Computational Fluid Dynamics or transient models (Silveira et al, 2017;Rajh et al, 2016;Siqueira et al, 2012). Although these types of models can describe several phenomena, they require considerable detailed information about the system and computational resources.…”