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Tipo de Documento: Dissertação
Título: Projeto, construção e avaliação da performance de um secador solar híbrido para a secagem de entrecasca de mandioca
Autor(es): Andrade, Keyse Santos
Data do documento: 30-Ago-2024
Orientador: Prado, Manoel Marcelo do
Resumo: A entrecasca da mandioca é um resíduo com alto teor de amido, o que possibilita sua aplicação em diversas áreas. Apresenta também grande potencial para a produção de biocombustíveis, como bio-óleo, biogás ou biocarvão. O adequado aproveitamento dessa biomassa é limitado por seu elevado teor de umidade, requerendo, assim, como operação de pré-tratamento, a secagem. Apesar de inúmeros trabalhos sobre a secagem de diferentes tipos de biomassa, no que diz respeito à entrecasca da mandioca são escassas as informações na literatura. Na busca por tecnologias de secagem eficientes que possam agregar valor aos resíduos sólidos do processamento da mandioca a custos competitivos, a secagem solar aparece como uma tecnologia verde, sustentável e que pode ser viável economicamente. Dentro desse contexto, o objetivo deste trabalho foi construir e avaliar o desempenho de um secador solar operando nos modos ativo e indireto, bem como no modo híbrido, no qual a convecção forçada de ar aquecido por energia solar foi combinada com a radiação infravermelho (IV), para a secagem da entrecasca de mandioca. A performance do secador foi analisada em termos da cinética de secagem da biomassa e das eficiências do coletor solar e do processo de secagem propriamente dito. Em ambos os modos de operação foram empregadas duas velocidades do ar, 1,3 e 3,7 m/s. No modo híbrido, a potência da fonte de radiação IV foi de 50 W. Durante os experimentos foram medidas a intensidade de irradiação solar (IR), a temperatura do coletor (Tp), as temperaturas (Tar) e umidades relativas (URar) do ar ao longo do secador, e massa e a temperatura da biomassa (Tbio). Tp, Tar e URar apresentaram valores coerentes, seguindo o comportamento de IR. O escoamento forçado sobre placa absorvedora corrugada de alumínio promoveu um aumento na temperatura do ar entre 5,2 e 13,7°C, com o maior aquecimento observado ao empregar var,mín = 1,3 m/s, embora a eficiência do coletor e a taxa de secagem tenham sido menores. O uso da radiação infravermelho como fonte auxiliar de aquecimento causou redução no tempo de secagem, mas aumentou o consumo energético, levando a uma menor eficiência do modo de secagem híbrida. Assim, em termos de custo e eficiência, o melhor desempenho do secador solar desenvolvido foi obtido com o modo indireto-ativo, com var de 3,7 m/s, na qual foi possível atingir o teor de umidade alvo, em torno de 15% (b.u), em 260 min de secagem, com uma eficiência de 10,5%.
Abstract: The cassava inner bark is a starch-rich residue, which allows its application in several areas. It also has great potential for the production of biofuels, such as bio-oil, biogas or biochar. However, the proper use of this biomass is hindered due to its high moisture content, thus requiring drying as a pre-treatment operation. Despite numerous studies on the drying of different types of biomass, information regarding cassava peel is scarce in the literature. In the search for efficient drying technologies that can add value to cassava processing waste at competitive costs, solar drying emerges as a green, sustainable and economically viable technology. Within this context, the objective of this work was to construct and evaluate the performance of a solar dryer operating in active and indirect modes, as well as in a hybrid mode, where forced convection of air heated by solar energy is combined with infrared radiation (IR) for drying cassava inner bark. The performance of the dryer was analyzed in terms of the drying kinetics of the biomass and the efficiencies of the solar collector and the drying process itself. Two air velocities, 1.3 and 3.7 m/s, were used in both operating modes. In the hybrid mode, the power of the infrared radiation source was 50 W. During the experiments, solar irradiation intensity, collector temperature, air temperatures, and relative humidities along the dryer, as well as biomass mass and temperature, were measured. The collector temperature, air temperatures and relative humidities showed consistent values, following the behavior of solar irradiation. The forced airflow over a corrugated aluminum absorber plate promoted an increase in air temperature between 5.2 and 13.7°C, with the highest heating observed at 1.3 m/s, although the collector efficiency and drying rate were lower. The use of infrared radiation as an auxiliary heating source reduced drying time but increased energy consumption, leading to lower efficiency in the hybrid drying mode. Thus, in terms of cost and efficiency, the best performance of the developed solar dryer was achieved in the indirect-active mode, with an air velocity of 3.7 m/s, where a target moisture content of approximately 15% (wet basis) was reached in 260 minutes of drying, with an efficiency of 10.5%.
Palavras-chave: Engenharia química
Biomassa
Secagem da mandioca
Radiação infravermelha
Equipamento de secagem
Tecnologia apropriada
Bioenergia
Secagem solar
Biomass
Bioenergy
Solar drying
Infrared radiation
área CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Agência de fomento: Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Idioma: por
Sigla da Instituição: Universidade Federal de Sergipe (UFS)
Programa de Pós-graduação: Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: ANDRADE, Keyse Santos. Projeto, construção e avaliação da performance de um secador solar híbrido para a secagem de entrecasca de mandioca. 2024. 137 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, 2024.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/21155
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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