Simulação numérica do processo de secagem de madeiras

Abstract

Drying wood is an important process for utilization of this material. By removing water, dimensional stability, workability and mechanical properties of lumber are increased. This paper aimed the presentation of a numeric model to simulate this process with its resolution. Also the paper aimed a simulation that could provide a better understanding of drying process and the influence of involved variables. The model used here involves transport equations of heat and mass in a two-dimensional plane, and for its numerical resolution, finite volume method, appropriate for these types equations, had been used. When applying this method the equations are discretized and represented by a system of linear equations, where the unknowns describe the temperature or humidity of the wood in the center of each of the volumes entering the division of the specimen. Were used a code in SCILAB 5.5.0 environment, free license, solving the equations. The program presented profiles of temperature and moisture content with behaviors consistent with the behavior reported in the literature. An analyze of the influence of the mesh size of the control volumes and the time step size were made and using higher 25x25 control volumes mesh and step time lower than 240 minutes is recommended. The results were compared to those obtained experimentally by Martinović et al. (2001). It was found that the biggest difference between the experimental and simulated data for two different grid points considered, was 3.33% for temperature, and moisture content was the biggest difference of 10.72%. It was observed that the curves obtained with the simulation have the same behavior of the experimental data. The simulation performed in this work describes the drying of European beech wood

A secagem de madeira é um importante processo no beneficiamento e utilização deste material. Através da retirada da água da madeira aumenta-se sua estabilidade dimensional, sua trabalhabilidade e sua resistência mecânica. Este trabalho tem por objetivo apresentar um modelo numérico para simular este processo com descrição da resolução deste modelo. Também como objetivo é apresentado uma simulação que possibilite o melhor entendimento do processo de secagem e a influencia das variáveis envolvidas. O modelo utilizado aqui envolve equações de transporte de calor e massa num plano bidimensional, e para sua resolução numérica o método dos volumes finitos, apropriado para equações destes tipos, fora utilizado. Ao aplicar esse método as equações são discretizadas e representadas por um sistema de equações lineares, onde as incógnitas descrevem a temperatura ou a umidade da madeira no centro de cada um dos volumes introduzidos na divisão do corpo de prova. Utilizou-se um código numérico no ambiente SCILAB 5.5.0, de licença livre, para a resolução deste sistema de equações resultante. O código apresentou perfis de temperatura e teor de umidade com comportamentos concordantes com os comportamentos relatados na literatura. Analisou-se a influência no tamanho da malha de volumes de controle e do tamanho do passo no tempo chegando-se a uma recomendação de uso de malhas superiores a 25x25 volumes de controle e passos de tempo inferiores a 240 minutos. Os resultados foram então comparados aos obtidos experimentalmente por Martinović et al. (2001). Obteve-se que a maior diferença entre os dados experimentais e os simulados para dois pontos diferentes da malha considerada, foi de 3,33% para a variável temperatura, e para o teor de umidade a maior diferença foi de 10,72%. Observou-se que as curvas obtidas com a simulação possuem o mesmo comportamento dos dados ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo)