Transferência de calor

Universidade Federal de Viçosa
Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas
Operações Unitárias na Indústria de Alimentos

Transferência de Calor em Regime Transiente

Relatório apresentado como parte das exigências da disciplina CAL 369

Viçosa – MG
Julho/2014

INTRODUÇÃO

O tempo de aquecimento dos alimentos é influenciado pela razão entre as resistências à transferência de calor interna e externa. Esta razão é chamada número de Biot, definida pela Eq. 1. (Equação 1) em que h é o coeficiente de transferência de calor convectivo (W/m2 °C), L é a dimensão característica do alimento (m) e k é a condutividade térmica do alimento (W/m °C).
Quando o número de Biot é próximo de zero (Bi→0), a resistência interna é muito menor que a resistência externa, sendo, portanto, a resistência à transferência de calor por condução menor que por convecção (HELDMAN, 1992). Neste caso, a distribuição da temperatura no material é uniforme e um balanço global de energia fornece resultados satisfatórios quando aplicados em procedimentos experimentais.
Quando o número de Biot é muito grande, (Bi→∞), a resistência interna à transferência de calor é muito maior que a resistência externa e pode-se assumir que a temperatura da superfície seja igual à do meio de resfriamento. Para esta situação, soluções da equação de transferência de calor de Fourier são úteis. Quando o número de Biot está dentro da faixa de 0,1 < Bi < 40, ambas as resistências, interna e externa, devem ser consideradas. Neste caso, soluções de séries que incorporam funções transcendentes pela influência do número de Biot são aplicáveis para formas simples (BELCHIOR, 2012).
Como os fatores inerentes aos produtos, tais como condutividade e difusividade térmicas, não podem ser alterados, então, a redução da taxa de aquecimento deve ser alcançada alterando-se as variáveis do sistema, como a velocidade e a temperatura do ar no processo (BELCHIOR,