Aula Te rica Penetra o de Calor Prof

TA912

Penetração de Calor

Dr. Flávio Luís Schmidt

Transferência de Calor de
Aquecimento e Esfriamento
A Taxa de Aquecimento de um alimento é função de:
 Geometria do recipiente
 Propriedades físicas do alimento
 Características de transferência de calor
Aquecimento por Condução ou Convecção dependem:
 Presença de partículas
 Uso de espessantes
 Consistência

Transferência de Calor de
Aquecimento e Esfriamento
Se um alimento se aquece ou se esfria num recipiente estamos lidando com um processo de transferência de calor em estado não estacionário. As equações que governam esta transferência são relativamente complexas.

Ball (1923) simplificou este processo criando equações mais simples para descrever o aquecimento e esfriamento de um produto. Ball criou um método gráfico empírico para analisar os dados tempo e temperatura.

Transferência de Calor por Condução
Condução em estado estacionário:
A Lei de Fourier é a equação diferencial fundamental de transferência de calor por condução:

dQ dT  kA dt dx

(1)

k = condutividade térmica (relacionada com a facilidade com a qual a energia térmica se propaga através de uma substância devido a um gradiente de temperatura)
O valor de K depende de: composição química, estado físico, da estrutura cristalina, temperatura, pressão e homogeneidade

Transferência de Calor por Condução
Em geral um sólido é melhor condutor do que um líquido, que por sua vez, é melhor que um gás.
Ar  k = 0,0137 BTU/h ft ºF a 32ºF e 1 atm
Água (líquida)  k = 0,327 BTU/h ft ºF
Água (sólida - 32ºF)  k = 1,28 BTU/h ft ºF
As diferenças se explicam pela separação das moléculas de um gás e seu movimento ao acaso. A energia transferida por impacto molecular ocorre mais lentamente num gás do que num líquido, onde as moléculas estão mais unidas. O mesmo acontece entre a condutividade térmica de um líquido e um sólido. No sistema decimal a unidade usada é cal/s.cm.ºC

Transferência de Calor por Condução dQ = a taxa de fluxo de calor dt A = a