Propriedades reológicas e termofísicas de caldos de cana utilizados no processo de obtenção de bioteanol

Abstract

O objetivo deste trabalho foi avaliar as propriedades termo-físicas e reologia do caldo de cana em diferentes etapas de processamento, avaliando o efeito destas propriedades em algumas aplicações para produção de biocombustível e otimização de processos de engenharia. Propriedades termo-físicas e reológicas foram avaliadas para caldos de cana bruto (USCJ), caldo de cana clarificado (CSCJ) e caldo misto (MSCJ), determinada em uma faixa de temperatura de 277,4 K a 373,4 K. Propriedades termo-físicas foram determinadas experimentalmente nesta faixa de temperatura e um modelo polinomial foi empregado, resultando em bons ajustes aos dados experimentais. A densidade e condutividade térmica variaram de (1.044,5 a 1.189,5) kg/m³ e (0,475 a 0,493) W/m.K, respectivamente. O calor específico variou de (3.601,8 a 3.802,9) J/kg.K. As medidas reológicas dos caldos de cana foram realizadas no mesmo intervalo de temperatura e a reometria efetuada em um reômetro rotacional com geometria cone e placa e tensão controlada. Estes fluidos apresentaram um comportamento Newtoniano e, na faixa de temperatura estudada, os valores das viscosidades dos caldos de cana variaram na faixa de (5,0 a 0,04) mPa.s. A dependência da viscosidade com a temperatura foi evidenciada por meio de uma equação do tipo de Arrhenius. Para determinar o fator de atrito, os valores experimentais de perda de carga do caldo de cana fluindo nos tubos foram utilizados a viscosidade dinâmica. Os fatores de atrito experimentais foram correlacionados com o número de Reynolds generalizado e resultaram em bons ajustes. Houve boa concordância entre os valores preditos e medidos confirmando a confiabilidade das equações propostas para descrever o comportamento do fluxo dos caldos de cana. Neste trabalho, os fatores de atrito (f) e o número de Nusselt (Nu) foram determinados para os caldos de cana em diferentes etapas...

The objective of this work was to evaluate the thermophysical properties and rheology of sugarcane juice at different processing steps, evaluating the effect of these properties in some applications for biofuel production and optimization of engineering processes. Thermophysical and rheological properties were evaluated for untreated sugarcane juice (USCJ), clarified sugarcane juice (CSCJ), and mixed sugarcane juice (MSCJ), determined in a temperature range of 277,4 K to 373,4 K. Thermophysical properties were experimentally determined at this temperature range and a polynomial model was used, resulting in good fits to experimental data. The density and thermal conductivity varied from (1044,5 to 1189,5) kg/m³ and (0,475 to 0,493) W/m.K, respectively. The specific heat ranged from (3601,8 to 3802,9) J/kg.K. The rheological measurements for sugarcane juices were carried out in the same range of temperature and rheometry was performed in a rotational rheometer with cone and plate geometry and controlled stress. These fluids presented a Newtonian behavior and in the temperature range studied, the values of viscosity of sugarcane juices were in the range of (5,0 to 0,04) mPa.s. The dependence of viscosity with temperature was evidenced through an Arrhenius type equation. To determine the friction factor, experimental values of pressure drop from sugarcane juice flowing in tubes and the dynamic viscosity were used. The experimental friction factors were correlated with the generalized Reynolds number and resulted in good adjustments. There was good agreement between predicted and measured values confirming the reliability of the proposed equations to describe the flow behavior of sugarcane juices. In this work, friction factors (f) and Nusselt number (Nu) were determined for sugarcane juice in different steps of its processing (untreated sugarcane juice, clarified sugarcane juice and mixed... (Complete abstract click electronic access below)