Simulação numérica via CFD de um secador solar de exposição indireta para secagem de alimentos

Abstract

A secagem de alimentos é uma técnica de conservação de alimentos antiga, porém ainda muito utilizada, seja na secagem natural ou artificial. Os secadores convencionais utilizados nesse processo possuem altos custos em relação ao funcionamento e manutenção, por utilizarem fontes não renováveis de energia. Na busca pelo desenvolvimento sustentável, os secadores solares vêm ganhando espaço, pois utilizam energia limpa e são mais econômicos. Entender como ocorre o processo de aquecimento do ar através da radiação solar dentro desses equipamentos é de extrema importância, principalmente, quando se trata de desenvolver melhores estratégias para o funcionamento desse tipo de tecnologia e a simulação numérica com a Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD), nos permite isso. A proposta deste trabalho foi mostrar como ocorre a dinâmica do ar de secagem no interior de um secador solar e analisar sua viabilidade para a secagem de alimentos. Para isso, foi realizada uma simulação numérica utilizando o programa computacional Ansys CFX na versão estudante. Foi feita a construção da geometria do secador, com as especificações físicas e definições das condições iniciais e de contorno. Considerou-se a entrada do ar a 25°C, com velocidade de 0,1 m/s. A simulação foi realizada considerando um regime de escoamento permanente. Por meio da simulação no Ansys CFX foi possível entender a dinâmica do ar de secagem no interior do secador solar. De acordo com as condições iniciais e de contorno que foram estabelecidas, o equipamento se mostrou apto para secagem de alimentos. A temperatura alcançada na câmara de secagem foi de cerca de 33,99°C, que é considerada dentro dos padrões ideais para a secagem de frutas com alto grau de açúcar. É importante destacar que a simulação numérica não substitui totalmente os testes experimentais, pois é extremamente necessário validar os dados da simulação com valores medidos experimentalmente. Por meio dos resultados obtidos foi possível compreender melhor como se dá o aquecimento do ar no interior do equipamento.