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MODELAGEM MATEMÁTICA E ANÁLISE DE CALOR DE UMA GARRAFA DE CERVEJA EXPOSTA AO AMBIENTE

Considerando a importância econômica da cerveja, este estudo aborda a modelagem matemática da transferência de calor e massa na superfície de uma garrafa de cerveja resfriada exposta à temperatura ambiente, em uma situação semelhante à de um Happy Hour. O objetivo do estudo é avaliar os efeitos da convecção e da condensação de água na superfície da garrafa. Propõe-se um sistema de equações diferenciais relacionado ao balanço transiente de massa e energia. Os coeficientes de transferência de calor por convecção e por condensação de água são determinados experimentalmente, sendo posteriormente ajustadas correlações para esses coeficientes. Por fim, propõe-se um modelo para a solução de sistemas de equações diferenciais. Foi utilizado o software R CRAN, no qual o sistema de equações é integrado numericamente e tem seus parâmetros ajustados. Assim, é possível traçar os perfis dos coeficientes de calor e massa em função da temperatura e obter um modelo capaz de simular as variações de temperatura e massa. O modelo representa bem o fenômeno, com resíduos adequados e bom ajuste aos dados experimentais.
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MODELAGEM MATEMÁTICA E ANÁLISE DE CALOR DE UMA GARRAFA DE CERVEJA EXPOSTA AO AMBIENTE

  • DOI: https://doi.org/10.22533/at.ed.135162517037

  • Palavras-chave: Transferência de Massa; Transferência de Calor; Engenharia Térmica; Convecção Natural; Condensação.

  • Keywords: Mass Transfer; Heat Transfer; Thermal Engineering; Natural Convection; Condensation.

  • Abstract: Knowing the economic importance of beer, this study addresses the mathematical modeling of heat and mass transfer on the surface of a chilled beer bottle exposed to room temperature, similar to what occurs during a Happy Hour. This study aims to evaluate the effects of convection and condensation of water on the surface of the bottle.  A system of differential equations regarding the transient mass and energy balance is proposed. The heat transfer coefficients for convection and water condensation are determined experimentally, and then correlations are intended for the coefficients. Finally, a model for the solution of differential equation systems is proposed. The R CRAN software was used, in which the system of equations is numerically integrated and have their parameters adjusted. Thus, it is possible to profile the heat and mass coefficients concerning temperature and obtain a model to simulate temperature and mass variations. The model represents well the phenomenon, with adequate residuals and a good fit to the experimental data. 

  • Gustavo de Souza Matias
  • Ana Caroline Raimundini Aranha
  • Emerson Barrios Mogollón
  • Deise Molinari
  • Valderice Herth Junkes
  • Luiz Mario de Matos Jorge
  • Tânia Maria Coelho
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