Abstract:
A refrigeração dos alimentos é a forma de conservação mais utilizada, capaz de manter a qualidade e as propriedades naturais dos alimentos. Em vista disto e, de modo a suprir as exigências impostas para a comercialização de determinados tipos de alimentos, estabelecimentos comerciais optam pela utilização de expositores refrigerados fechados (vitrines). Com o intuito de avaliar o processo de transferência de calor por convecção natural com escoamento turbulento no interior do equipamento expositor refrigerado fechado é realizado um estudo numérico, onde asolução das equações de transporte é feita através do Método dos Volumes Finitos (MVF) pelo software ANSYS/FLUENT. O escoamento é considerado bidimensional, incompressível, turbulento e em regime transiente. Inicialmente, o modelo numérico é verificado para o problema de cavidades quadradas com convecção natural em regime turbulento encontrado na literatura. No procedimento numérico, o algoritmo SIMPLEC (Semi Implicit Linked Equations-Consistent) é utilizado para tratar o acoplamento pressão-velocidade e o esquema Upwind de Segunda Ordem para o tratamento dos termos advectivos. O modelo k-ε standard é utilizado para resolver o escoamento turbulento. Os campos de temperatura e velocidade são avaliados para as temperaturas do evaporador de -10°C, -5°C e 0°C, com as temperaturas ambiente de 25°C e 35°C. Além do comportamento dos campos, é avaliado o número de Nusselt médio no evaporador e as taxas de transferência de calor no equipamento expositor para os seis casos analisados. Os números de Rayleigh para cada caso estudado são respectivamente, 1,43x109, 1,18x109, 0,94x109, 1,70x109, 1,45x109 e 1,22x109. Os resultados obtidos para cada experimento numérico mostram que o aumento da diferença de temperatura entre a temperatura imposta para o evaporador e a temperatura ambiente, provoca a alteração do comportamento da distribuição de temperatura e velocidade, além de influenciar na variação do número de Nusselt no evaporador e a taxa de transferência de calor. Dependendo do tipo de alimento, as temperaturas de armazenamento variam de 0°C até 10°C para mantê-los conservados, em vista disto, apenas um caso dentre os analisados não apresenta temperaturas ideais para conservação de alimentos refrigerados.
Food refrigeration is the most used form of conservation capable of preserving the quality and the natural properties of food. In view of this and, in order to fulfill the imposed needs for commercialization of determined types of food, by extending its time of conservation, commercial premises opt to utilize closed refrigerated displays (vitrines). In order to assess the heat transference process by natural convection with turbulent flow inside the closed refrigerated display equipment, it is executed a numerical study, where the solution of transport equations is accomplished through the Finite Volume Method (FVM) by ANSYS/FLUENT software. The flow is considered two-dimensional, incompressible, turbulent and transient. Firstly, the numerical model is verified to the problem of square cavities with natural convection in turbulent regime found in literature.The numerical algorithm procedure SIMPLEC (Semi Implicit Linked Equations-Consistent) is utilized to manage the pressure-velocity linkage and the Second-order Upwind scheme the management of advective terms. The k-ε standard model is utilized to solve the turbulent flow. The temperature and velocity fields are evaluated for evaporator temperatures of -10°C, -5°C and 0°C, with room temperatures of 25°C and 35°C.In addition to the fields’ behavior, it is evaluated the medium Nusselt number in the evaporator and the heat transference rates in the display equipment for the six analyzed cases. The Rayleigh number for each studied cases are respectively 1,43x109, 1,18x109, 0,94x109, 1,70x109, 1,45x109 and 1,22x109. The results obtained for each numerical experiment show that increasing the temperature difference between the temperature imposed to the evaporator and the ambient temperature, causes the change of behavior of the distribution of temperature and velocity fields, besides influencing the variation of the Nusselt number on the evaporator and heat transfer rate. Depending on the type of food, the storage temperatures vary of 0°C up to 10°C to keep them preserved, therefore, there is only one case among the analyzed ones that does not present ideal temperatures for refrigerated food preservation.
