ENG 671
Secagem em Camada Espessa
Prof. Evandro de Castro Melo
1. Introdução
A secagem é um processo que envolve fenômenos
de transferência de calor e massa entre o produto e o
ar de secagem.
Tais fenômenos podem ser equacionados e
agrupados em modelos matemáticos, os quais têm
demonstrado ser eficientes na análise da secagem,
no desenvolvimento e na otimização dos secadores
agrícolas.
Para isso, o computador é o elemento fundamental
nas soluções dos modelos.
Modelos de Simulação
Diversos modelos são encontrados na
literatura; dentre estes, destacam-se:
 - Modelo de Hukill
 - Modelo de Thompson
 - Modelo de Morey
 - Modelo de Michigan
Equação de
Balanço de Energia
Considerando a secagem de grãos em camadas
espessas, em silos e com ar natural como um processo
adiabático, pode-se dizer que a energia, sob a forma de
calor, que entra na massa de grãos é igual à energia, sob
a forma de calor, que sai no ar de exaustão (Figura 1).
A secagem com ar natural ou com baixa temperatura
inicia-se na camada inferior do silo e vai progredindo até
atingir a última camada na parte superior. Durante este
período, distinguem-se três camadas de grãos com
diferentes teores de água.
Teor de água no Silo
Balanço de Energia
De modo mais simples, o calor sensível fornecido
pelo ar é igual ao calor latente de vaporização
necessário para evaporar a água contida no produto
até o teor final de água desejado.
Assim, calor sensível é convertido em calor latente,
e esta conversão pode ser representada pela
equação:
Balanço de Energia
60 (Q / Ve) Ca (Ta - Te) t = hv MS (Uo - Ue)
Q = vazão ar de secagem (m3/min);
Ve = volume específico do ar secagem (m3 ar/kg de ar seco);
Ca = calor específico do ar (kcal/kg °C);
Ta = temperatura do ar de secagem (°C);
Te = temperatura de equilíbrio (°C);
T = tempo de secagem (h);
hv = calor latente de vaporização (kcal/ kg de água);
MS= matéria seca existente no produto (kg);
Uo = teor inicial de água (decimal, b.s.);
Ue = teor de água no equilíbrio (decimal, b.s.).
Balanço de Energia
 Na equação anterior não é considerada a variação da
temperatura do produto no início da secagem, quando
este está numa temperatura diferente da do ar.
 Também não é considerada, no caso de secagem em
camada espessa, a possibilidade de condensação nas
camadas superiores do produto, quando o ar saturado
encontra o produto frio.
 Entretanto, devido à facilidade de uso, esta equação
pode ser utilizada para estimar o tempo de secagem de
diversos produtos.
Balanço de Energia
Te é a temperatura na qual o ar está em equilíbrio com o
produto com teor inicial de água, depois de ter sido
resfriado ao longo da linha de temperatura de bulbo
molhado constante.
Esta temperatura é determinada por meio das equações de
equilíbrio higroscópico e da entalpia do ar, sendo obtida
com base na condição do ar em que:
 o teor de água no equilíbrio é igual ao teor inicial de
água;
 e a entalpia do ar é igual à entalpia do ar de secagem.
Balanço de Energia
Pode-se utilizar também o gráfico psicrométrico para
determinação de Te, bastando seguir, a partir do ponto que
caracteriza o ar de secagem, a curva de entalpia constante até
encontrar a curva de umidade relativa de equilíbrio .
Entalpia de vaporização
O calor latente de vaporização da água contida no produto
é determinado pela equação e tabela a seguir:
Entalpia de vaporização
O calor latente é função da temperatura do ar de
secagem, T, e do teor de água do produto, U.
Como esses parâmetros não são constantes
durante o processo de secagem, toma-se o valor
de hv calculado com o teor médio de água do
produto.
Exemplo
Solução
Para a determinação do tempo total de secagem, é
preciso determinar:
a) vazão do ar de secagem;
b) propriedades psicrométricas do ar;
c) teor de água no equilíbrio;
d) calor latente de vaporização;
e) tempo de secagem; e
f) tempo permissível de armazenagem.
Vazão Q
Psicrometria - Grapsi
Grapsi
Grapsi
3
1
?
2
Grapsi
Grapsi
Grapsi
Grapsi
Usando o software GRAPSI
Teor de água no Equilíbrio
Entalpia de Vaporização
Tempo de secagem
TPA
TPA
20
Modelos de Secagem