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DIFUSÃO DE UMIDADE EM GRÃOS DE SOJA COMO UM PROBLEMA DO TIPO STEFAN: MODELAGEM MATEMÁTICA E VALIDAÇÃO EXPERIMENTAL

NICOLIN, DOUGLAS JUNIOR; JORGE, REGINA MARIA MATOS; JORGE, LUIZ MARIO DE MATOS;

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O processo de transporte de calor ou massa num meio pode ocasionar o aumentou ou diminuição em seu tamanho. Para que este fenômeno seja considerado na modelagem matemática da difusão, considera-se que o sistema possui contornos móveis, que refletem a variação no tamanho do sistema. Tais problemas são tradicionalmente conhecidos como problemas de Stefan. Grãos de soja sofrem, em média, um aumento de 30~40% em seu tamanho ao absorverem umidade. Para modelar matematicamente a difusão de umidade em grãos de soja foi utilizada a Segunda Lei de Fick da Difusão, sendo que os grãos foram considerados esféricos. O modelo foi resolvido numericamente após ter sido modificado pelo Método da Malha Espacial Variável (MMEV), que inseriu na equação da difusão o aumento de tamanho que os grãos sofrem ao absorverem umidade. Os valores de difusividade foram ajustados e apresentaram aumento em função da temperatura. Foram obtidos os perfis de umidade internos e também os perfis de umidade médios em função do tempo, que se ajustaram satisfatoriamente aos dados experimentais. O movimento do contorno do sistema (raio dos grãos) foi comparado com dados experimentais, obtidos por análise de imagem. Houve desvios entre a previsão do raio em função do tempo pelo modelo e valores experimentais devidos, principalmente, ao aumento irregular do tegumento dos grãos numa direção preferencial em dado momento da absorção de umidade. A abordagem deste trabalho pode ser usada em problemas de difusão de calor.

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DOI: 10.5151/ENEMP2015-MS-367

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Como citar:

NICOLIN, DOUGLAS JUNIOR; JORGE, REGINA MARIA MATOS; JORGE, LUIZ MARIO DE MATOS; "DIFUSÃO DE UMIDADE EM GRÃOS DE SOJA COMO UM PROBLEMA DO TIPO STEFAN: MODELAGEM MATEMÁTICA E VALIDAÇÃO EXPERIMENTAL", p. 550-559 . In: In Anais do XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados - ENEMP 2015 [=Blucher Engineering Proceedings]. São Paulo: Blucher, 2015. . São Paulo: Blucher, 2015.
ISSN 2359-1757, DOI 10.5151/ENEMP2015-MS-367

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