Determinação de Propriedades Termofísicas de Fluido Não Newtoniano: Extrato de Tomate
Por: Morgana Schenatto • 29/10/2017 • Relatório de pesquisa • 3.962 Palavras (16 Páginas) • 605 Visualizações
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UNIVERSIDADE DO VALE DO RIO DOS SINOS
ESCOLA POLITÉCNICA
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA
DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS DE FLUIDO NÃO NEWTONIANO: EXTRATO DE TOMATE
São Leopoldo
2017
Alice do Amaral Rodrigues
Morgana Schenatto
Natália Coppi Manica
Vanessa Birck
Determinação de Propriedades Termofísicas de Fluido Não Newtoniano:
Extrato de Tomate
Relatório do experimento realizado em laboratório, como requisito parcial para aprovação na atividade acadêmica Laboratório de Engenharia Química II, do curso de Engenharia Química da Unisinos.
Prof. Dr. Paulo Ricardo Santos da Silva
São Leopoldo
2017
Resumo
As propriedades termofísicas dos fluídos são informações importantes relacionadas à processos envolvendo troca de calor. Através deste trabalho, determinou-se as propriedades massa específica (ρ), calor específico (Cp), difusividade térmica (α) e capacidade calorífica (k) do fluído não-newtoniano extrato de tomate. Para a determinação da massa específica, realizou-se picnometria, obtendo um valor de 1066,87g/L. O calor específico foi determinado através da calorimetria de mistura adiabática, e o resultado foi 4,096 J/g°C. A difusividade térmica foi determinada por dois métodos diferentes, Ball e Olson (1,44x10-7 m2/s) e Bairi et al (1,6422x10-7 m2/s). Por fim, a capacidade calorífica foi calculada relacionando-a com as três propriedades determinadas experimentalmente. O valor foi calculado através do α encontrado no método de Ball e Olson e de Bairi et al, obtendo-se, respectivamente, valores de k iguais a 0,63 W/(m.K) e a 0,72 W/(m.K).
Sumário
1 Introdução 3
2 Objetivos 4
3 Fundamentação Teórica 5
3.1 Difusividade térmica 5
3.2 Massa específica 6
3.3 Calor específico 7
3.4 Condutividade térmica 8
4 Procedimento Experimental 10
4.1 Difusividade térmica 10
4.2 Massa específica 12
4.3 Calor específico 13
5 Resultados 14
5.1 Difusividade térmica 14
5.2 Massa específica 18
5.3 Calor específico 19
5.4 Condutividade térmica 20
6 Conclusão 22
Referências 23
Introdução
Este trabalho apresenta a determinação experimental de algumas propriedades termofísicas de um fluído não-newtoniano, mais especificamente, o extrato de tomate. Fluídos não-newtonianos são aqueles em que a tensão de cisalhamento não é diretamente proporcional à taxa de deformação. As propriedades termofísicas dos fluídos devem ser conhecidas para que se possa realizar o dimensionamento de equipamentos de troca de calor e determinar as condições de operação em diversos processos envolvendo energia térmica.
As propriedades encontradas experimentalmente foram massa específica (ρ), calor específico (Cp) e difusividade térmica (α). Ainda, através da relação entre essas propriedades, estimou-se a condutividade térmica (k). A massa específica é a razão entre a massa e o volume ocupado por uma substância, o calor específico indica a energia necessária para aumentar em 1°C a temperatura de 1g da substância (indica a capacidade de armazenar energia), a difusividade térmica representa a velocidade com que o calor difunde através de um material e a condutividade térmica quantifica a capacidade de um material em conduzir energia na forma de calor.
Objetivos
O objetivo deste trabalho é determinar as propriedades termofísicas do fluído não-newtoniano extrato de tomate. Como objetivos específicos tem-se a determinação experimental de: massa específica do fluído através de picnometria, calor específico por calorimetria de mistura adiabática e difusividade térmica pelos métodos de Ball e Olson e de Bairi et al (2007). Ainda, objetiva-se estimar a condutividade térmica do fluído a partir das demais propriedades e comparar os valores obtidos com dados da literatura.
Fundamentação Teórica
Difusividade térmica
A difusividade térmica é uma propriedade termofísica que mede a capacidade de um material de conduzir energia térmica em relação à sua capacidade de armazená-la. Onde a taxa temporal de variação da temperatura depende do seu valor numérico. Materiais com alto valor de difusividade térmicas respondem rapidamente a mudanças térmicas a eles impostas, enquanto materiais com valores baixos respondem mais lentamente, pois grande parte do calor que lhe é fornecido é absorvido, restando assim uma pequena quantidade a ser conduzida, levando mais tempo para atingir um novo estado de equilíbrio. (INCROPERA et al., 2008).
Devido ao fato de a difusividade térmica ser uma propriedade de transporte, sua principal aplicação é na modelagem e nos cálculos de transferência de calor transiente em operações básicas de processamento de alimentos, como a secagem, o processamento térmico, o resfriamento, o congelamento e cozimento. Onde a difusividade térmica de um material é influenciada pelo conteúdo de água, pela temperatura, pela composição e pela porosidade ( SOUZA, 2008).
A velocidade com que o calor se difunde por meio de um material é a difusividade térmica, podendo ser definida pela Equação 1, onde é a difusividade térmica em m²/s.[pic 2]
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