Modeling, Simulation, and Validation of an Electric Heater Model Operating in the Transient Regime

Abstract

Resumo -Neste trabalho foi desenvolvido um modelo dinâmico de um aquecedor elétrico de ar operando em regime transiente, partindo de um balanço de energia no aquecedor considerando a energia fornecida para o sistema pelas resistências elétricas, a energia perdida para as vizinhanças por convecção e o acúmulo de energia no sistema, resultando num modelo dinâmico representado por uma equação diferencial ordinária de primeira ordem com dois parâmetros a serem determinados. Os parâmetros do modelo foram ajustados pelo método dos mínimos quadrados. Na validação do modelo foram utilizadas medidas experimentais de temperatura do ar na saída do aquecedor, obtidas a partir de diversas perturbações na voltagem imposta ao aquecedor elétrico aguardando que o sistema alcançasse a condição de regime permanente. Os resultados obtidos revelaram que o modelo representa adequadamente o comportamento do sistema operando tanto em regime transiente como permanente e apontam que este modelo pode ser utilizado para fins de simulação, análise e projeto de aquecedores elétricos. Palavras-chave: Modelo Dinâmico; Aquecedor Elétrico; Coeficiente Global de Transferência de Calor.Abstract -A dynamic model for an electric air heater operating in the transient regime was developed from an energy balance in the heater, taking into account the energy supplied to the system by the electric resistances, the energy lost to the surroundings by convection, and the accumulation of energy in the system. The resulting model was represented by an ordinary differential equation of the first order with two parameters to be determined. The model parameters were adjusted by the least squares method. The experimental temperature measurements used to validate the model were obtained at the heater outlet after different disturbances in the electric heater temperature through changes in the voltage applied to the heater and waiting for the system to reach steady state condition. The results revealed that the model adequately represented the behavior of the system in both transient and permanent regimes and showed that this model can be used for the simulation, analysis, and design of electric heaters.

Otimização Do Consumo Energético Da Secagem Do Crambe Em Um Secador De Leito Fixo

“…Segundo Luz (2010) e Defendi et al (2015), o consumo energético no processo de secagem é significativo e seu valor depende de propriedades do sólido, do fluido e do equipamento, por isso, deve-se buscar a condição de temperatura do gás de aquecimento que proporcione o menor consumo de energia e custo de produção, sem perder a qualidade final do produto.…”