Transferencia convectiva de calor e massa em um duto preenchido com esferas compactadas

Abstract

O presente trabalho é uma investigação numérica do problema da transferência simultânea de calor e massa em um duto preenchido com um meio poroso saturado. O meio poroso é constituído de esferas compactas e é submetido a um escoamento com convecção forçada. As paredes do duto são impermeáveis ao fluxo de massa e são aquecidas sob duas condições: temperatura constante e fluxo de calor uniforme. O problema hidrodinâmico é modelado através da lei de Darcy modificada, a qual computa efeitos de inércia, atrito com as paredes sólidas, efeitos viscosos e porosoidade variável. Inicialmente, o problema térmico na ausência de transferência de massa é analisado sob dois aspectos distintos. Numa primeira aproximação considera-se o fluído e o meio poroso em equilíbrio térmico local. Isto é, ambos com a mesma temperatura. Após, analisa-se a situação na qual o fluído troca calor tanto com as partículas como com as paredes do duto. O problema isotérmico da transferência de massa é avaliado e discutido a seguir. Quando o fluído tem seu conteúdo de umidade aumentado pela evaporação da água líquida presente na superfície das partículas e a sua temperatura é modificada devido as exigências do calor latente, as equações do transporte de calor e massa são acopladas e precisam ser resolvidas simultaneamente. Para este caso mostrou-se que, para a evaporação d'água no ar, a posição onde o ar satura é virtualmente indepedente do seu conteúdo de umidade inicial.