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Title in Portuguese: Desenvolvimento de uma bancada experimental de secagem com roda dessecante e aquecimento por energia solar fotovoltaica
Title: Development of an experimental drying bench with desiccant wheel and photovoltaic solar heating
Author: Carneiro, Bruno de Alencar
Advisor(s): Silva, Maria Eugênia Vieira da
Co-advisor(s): Freire, Francisco Nivaldo Aguiar
Keywords: Engenharia mecânica
Energia - Consumo
Secagem
Drying
Desiccant
Dehumidification
Photovoltaics
Issue Date: 27-Aug-2019
Citation: CARNEIRO, B. de A. Desenvolvimento de uma bancada experimental de secagem com roda dessecante e aquecimento por energia solar fotovoltaica. 2019. 174 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Este trabalho apresenta as modificações realizadas em uma bancada de secagem com aquecimento elétrico da corrente de ar de processo para incluir a instalação de uma roda dessecante, que aquece e desumidifica o ar de processo. O objetivo da bancada é levantar curvas de secagem de amostras, em níveis de temperatura regulados por controladores PID, possibilitando o estudo da secagem sob diferentes condições psicrométricas do ar. Estão incluídos neste estudo a reforma da bancada de secagem com aquecimento do ar por resistências elétricas, a instalação da roda dessecante, a montagem do sistema de aquisição de dados, a realização de experimentos e a análise de resultados de curvas de secagem. Os componentes incluem ventiladores, controlador de fluxo mecânico, resistências elétricas e controlador de temperatura. As variáveis medidas foram: temperatura de bulbo seco (TBS), umidade relativa e velocidade do ar, temperatura da amostra e sua massa, em uma balança semianalítica. Foram realizados experimentos de secagem com amostras de banana a TBS de 50 °C e de maçã a 71,5 °C, para proporcionar uma comparação do desempenho da bancada de secagem com dessecante à bancada com aquecimento elétrico, nas mesmas condições iniciais do ar e massa da amostra. Também foi analisada a viabilidade econômica do acionamento da bancada por um sistema fotovoltaico. Os resultados mostraram que o tempo de secagem para a bancada com dessecante, comparada à bancada com aquecimento elétrico, foi reduzido em 22,7% para amostras de banana e 50% para amostras de maçã. A redução do consumo elétrico ao longo do processo de secagem, através do controlador PID em relação ao uso contínuo das resistências, foi de 53,5% para a banana e 66% para a maçã. O dimensionamento do sistema fotovoltaico isolado para a bancada apresentou um orçamento 46,7% menor para a secagem com dessecante em relação à bancada com aquecimento elétrico para a secagem de banana. Já o custo do sistema conectado à rede apresentou uma economia média de 40,13% em relação ao sistema autônomo.
Abstract: This study presents the modifications made on a drying testbench with electrical heating of the process airflow to include the installation of a desiccant wheel, that heats and dehumidify the process air The purpose of the bench is to perform sample drying curves at temperature levels regulated by PID controllers, allowing drying curves analysis under different psychometric air conditions. This study includes the reform of the drying test bench with air heating by electric resistances, the desiccant wheel installation, the assembly of a data acquisition system, the drying experiment and the analysis of drying curve results. The components consist of fans, mechanical flow controller and electric heating resistances with temperature controller. The measured variables were dry bulb temperature (DBT), relative humidity and velocity of the air, temperature and mass of a sample in a semi-analytical scale. Drying experiments were performed with banana samples at 50 °C DBT and with apple at 71.5 °C DBT, in order to compare the performance of the drying test bench with desiccant to the bench with sensible heating under the same initial air conditions and sample mass. Also, the economic viability of a photovoltaic system on the drying bench was analyzed. Results showed that the drying time for the bench with desiccant wheel was reduced by 22.7% for banana samples, compared to the electric heating bench, and 50% for apple samples. Power consumption economy, due to temperature PID control on the resistance group during the drying process, was 53.5% for banana and 66% for apple samples compared to the consumption of the continuous use of resistances. The off-grid photovoltaic system sizing at the drying bench presented a 46.7% lower cost for the bench with desiccant wheel compared to the bench with electric resistance heating. The grid-tie photovoltaic systems showed an average cost reduction of 40.13% compared to the off-grid photovoltaic systems.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/47322
metadata.dc.type: Dissertação
Appears in Collections:DEME - Dissertações defendidas na UFC

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