Kaolin drying using solar energy: evaluation of polycarbonate roofing and polypropylene roofing for the climatic conditions of Campina Grande – PB

Authors

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i5.28168

Keywords:

Kaolin drying; Solar dryer; Thermal yield; Solar energy.

Abstract

This work aimed to contribute to the evaluation of a solar drying system used in the drying of kaolin, developed to be applied in the region of the Pegmatitic Province of Borborema (PPB). The drying process was analyzed for the climatic conditions of the city of Campina Grande in the state of Paraíba, comparing the advantages and disadvantages of using three types of coverage in the solar drying system: polycarbonate, polypropylene and without coverage. As a methodology, three experiments were carried out, two in identical solar dryers, with direct exposure, one with a polycarbonate cover and another with a polypropylene cover, the third experiment was with solar drying in the open air. The experiments were performed on the same day and at the same location to allow comparisons. The drying time of the kaolin, the thermal efficiency of each drying system, the amount of water removed from the kaolin per unit of time and the specific energy consumption for each experiment were evaluated. The kaolin used had an initial moisture content, on a wet basis, of 30%, and each kaolin sample had 1000 g. The main experimental results obtained showed that the solar drying reduced the kaolin moisture from 30% to 5%, leaving it in suitable conditions for the following stages of processing. In conclusion, it was observed that the solar dryer with polycarbonate cover was more thermally efficient (38.24%) compared to the dryer with polypropylene cover (35.59%), in addition to the dry kaolin reaching the water content in desired wet base in less time. The dryer with a polycarbonate cover also obtained lower specific energy consumption rates, thus requiring less energy to carry out the drying process.

References

Costa, A. R. S. (2018). Sistema de secagem solar para frutos tropicais e modelagem da secagem de banana em um secador de coluna estática. Tese de Doutorado (Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química). Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal.

Costa, N. L.; Leite Filha, m. De s.; Conceição, J. A. S. E S. Da .; Gomes, Ítalo De A. .; Santana, V. L. .; fernandes, J. F. De S. .; Lima Junior, C. De; Grilo, m. B. . Avaliação de um sistema de secagem solar de exposição direta para abacaxi sob as condições meteorológicas do semiárido nordestino. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 8, p. e31910817399, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i8.17399. https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/17399.

Farias, R. P. (2011). Secagem de banana em estufa: efeitos térmicos e geométricos. (2011). Tese de Doutorado (Programa de Pós-graduação em Engenharia de Processos). Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande.

Fernandes, J. F. S. (2021). Desenvolvimento experimental de um secador solar especial com sílica gel como dessecante do ar de secagem. Dissertação de Mestrado. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade federal de Campina Grande, Campina Grande.

Guerra, M. I. S. & Varella, F. K. O. M. (2014). Análise do desempenho térmico de um sistema de aquecimento solar de baixo custo na cidade de Mossoró/RN. Revista Holos, 4, 241-268.

Gomes, I. de A. & GRILO, M. B. (2015). Utilização de um Secador Solar de Frutas com Aproveitamento Multienergético na Desidratação de Abacaxi.: Congresso Técnico Científico da Engenharia e da Agronomia, Fortaleza.

Grilo, M. B. (2007). Fundamentos da Energia Solar: conceitos básicos e aplicações. 1 ed. Campina Grande: Editora da Universidade Federal de Campina Grande, EDUFCG.

Grim, R. (1958). Clay Mineralogy. New York: McGraw-Hill, (Geological Science Series), p. 29.

Islam, M. K., Islam S., Begum, N.N. & Uddin K.Z. (2018). Fabrication and performance study of a direct type solar dryer.International Journal of Scientific & Engineering Research ,9 (2): 565-569

Krang, E. G., Onwe, D. N. & Onda, D. O. (2015). Development of a direct passive solar dryer for crayfish (Procambarus clarkii). International Journal of Engineering Research and Science & Technology, 4 (2): 153-164.

Kumar, m.; Sansaniwal, s. K. & Hatark, p. (2016). Progress in solar dryers for drying various commodities. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 55: 346-360.

Leite Filha, M. De S. .; Silva, M. B.; Gomes, Ítalo De A.; Grilo, M. B.; Costa, N. L.; Conceição, J. A. S. E S. Da; Santana, V. L.; Fernandes, J. F. de S. (2021) Desenvolvimento de um coletor solar plano para um sistema de secagem utilizando o planejamento experimental fatorial. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 7, p. e39010716755, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i7.16755. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/16755. Acesso em: 13 mar. 2022.

Lima, A. G. B. (1999). Fenômeno de Difusão em Sólidos Esferoidais Prolatos. Estudo de caso: secagem de banana. 1999. 265p., Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica), Universidade Estadual de Campinas, Unicamp. Campinas, SP. 1999.

Montgomery, D. C (2017). Design and Analysis of Experiments. 9 ed., New York: John Wiley & Sons.

Moran, M. J., Shapiro, H. N., Boettner, D. D. & Bailey, M. B. (2018). Fundamentals of Engineering Thermodynamics. 8 ed. Nova Jersey: John Wiley & Sons.

Mustayen, A. G. M. B., Mekhilef, S., Saidur, R. (2014). Performance study of different solar dryers: a review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 34, 463-470.

Nunes, A. G. (2016). Desenvolvimento experimental de um secador solar multienergético para a secagem de frutas. 198p.Tese (Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos). Universidade Federal de Campina Grande-UFCG. Campina Grande.

Proetti, S. (2018). As pesquisas qualitativa e quantitativa como métodos de investigação científica: Um estudo comparativo e objetivo. Revista Lumen, 2.

Santana, V. L.; Grilo, M. B. .; Fernandes, J. F. De S..; Costa, N. L .; Leite Filha, M. De S..; Conceição, J. A. S. E S. Da .; Gomes, Ítalo De A. .; Lima, W. S. .; Almeida, A. B. L. de .(2021) Avaliação de um sistema de secagem solar para o beneficiamento de caulim: cobertura de policarbonato x cobertura de polipropileno. Research, Society and Development, [S. l.], v. 10, n. 9, p. e37710918187, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i9.18187. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/18187. Acesso em: 13 mar. 2022.

Silva, S. T & Sousa, N. G. (2020). Uso da energia solar como fonte alternativa para o aquecimento de utilidades: simulação e controle. Research, Society and Development. 9(3). DOI: https://doi.org/10.33448/rsd-v9i3.2730

Published

05/04/2022

How to Cite

SANTANA, V. L. .; GRILO, M. B. .; SILVA, R. de O. .; FERNANDES, J. F. de S. .; GOMES, Ítalo de A. .; COSTA, N. L. .; LIMA, W. S. .; FILHA, M. de S. L. .; CONCEIÇÃO, J. A. S. e S. da .; ALMEIDA, A. B. L. de . Kaolin drying using solar energy: evaluation of polycarbonate roofing and polypropylene roofing for the climatic conditions of Campina Grande – PB. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 5, p. e26411528168, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i5.28168. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/28168. Acesso em: 23 dec. 2024.

Issue

Section

Engineerings