Desenvolvimento de um sistema gerador de calor com opção para aquecimento direto e indireto de ar

Abstract

Um sistema gerador de calor com opção para aquecimento direto e indireto de ar, foi desenvolvido e avaliado para uso em secadores de produtos agrícolas destinados a secagem de grãos ou para desidratação de produtos que requeiram ar "puro" como frutas, hortaliças, ervas e alimentos "in natura". O sistema foi composto por uma fornalha a carvão vegetal, um trocador de calor compacto e uma pequena caldeira horizontal com opção para funcionamento a lenha ou a carvão. Para avaliar o desempenho da fornalha no aquecimento direto do ar de secagem nas vazões de 25, 40, 55 e 70 m3.min-1, foram testados quatro tamanhos de células de queima. A temperatura máxima atingida pelo ar de secagem foi 120°C na vazão máxima do sistema. A potência térmica máxima liberada na câmara de combustão foi 113,4 kW e a carga térmica volumétrica 567 kW.m-3. O rendimento da fornalha variou entre 72,6 e 92,8 % em função da carga térmica solicitada para o aquecimento do ar. A fornalha apresentou como principal característica alimentação constante de combustível na célula de queima, queima continua e regular do combustível na câmara de combustão, manutenção da temperatura do ar de secagem, facilidade do controle da combustão e da temperatura do ar. Na modalidade de aquecimento indireto do ar, utilizou-se vapor d’água saturado úmido como fluido térmico para transferência de energia para o ar, via trocador de calor.Utilizou-se lenha como fonte de energia na fornalha interna da caldeira e carvão vegetal na fornalha externa. A eficiência térmica do sistema no aquecimento de 94,1 m3.min-1 de ar da temperatura ambiente de 30,5°C e UR de 47,8 % para 62,1°C, foi 45,2 % com consumo de 14,6 kg.h-1 de carvão vegetal. A eficiência térmica com lenha foi de 86,5 % no aquecimento de 94,9 m 3 .min -1 de ar da temperatura ambiente de 20,1°C e UR de 87,1 % para 55,5 °C, com consumo de 17,7 kg.h-1 de lenha. Apesar da menor eficiência com utilização de carvão vegetal, o sistema com este combustível permite economia de mão-de-obra na operação de secadores de produtos agrícolas, e a possibilidade de aproveitamento da entalpia dos gases de escape para utilização em aquecimento direto de ar.