Obtaining thermal and mass diffusivity of the drying process on ceramic plates with the addition of diatomite tailings
DOI:
https://doi.org/10.33448/rsd-v11i10.32174Keywords:
Drying; Mass diffusivity; Thermal diffusivity; Diffusivity estimated parameters.Abstract
The drying stage is the most relevant procedure in the industrial production of ceramic bricks, since the final quality of the product is directly related to the success of this operation. Knowledge of the material's thermal and mass diffusivity facilitates mathematical modeling, which brings us a greater domain of the process. With this purpose, the drying of solid ceramic bricks with different percentages of diatomite tailings was experimentally carried out in an oven with forced air circulation. The experiments were performed based on a 2k experimental design with three factors: the drying temperatures (333 and 383 K), the homogenization time of the mixture (30 and 60 min), and the percentage of tailings (10 and 30%). From the results matrix, we applied the Levenberg-Marquardt algorithm to minimize the difference between the theoretical and the experimental drying and heating curves, thus obtaining the thermal and mass diffusivities. Still in possession of the results matrix, we applied a regression model in order to obtain an equation to estimate the diffusivity values. The drying and heating curves that were built from the estimated diffusivities showed good agreement with the experimental data, and were validated within a 99% confidence interval.
References
ABCERAM – Associação Brasileira de Cerâmica. Informações técnicas: definição e classificação. Disponível em: https://abceram.org.br/definicao-e-classificacao/. Acesso em: 5 abr. 2022.
ABDI – Agência Brasileira de Desenvolvimento Industrial. (2016). Estudo técnico setorial da cerâmica vermelha: subsidio para a elaboração do plano de desenvolvimento sustentável da cadeia produtiva de cerâmica vermelha. Brasília.
Betsuyaku, R. Y. (2015). Construção de ecotijolos com adição de areia diatomácea. Dissertação (Mestrado Profissional em Materiais) – Centro Universitário de Volta Redonda, Volta Redonda- RJ, Brasil.
Costa, R. F., Ferreira, A. D., Silva Jr, J. J. da, Barbosa, P. M. A., Bandeira, D. J. A., Rezende, M. L. de S., Nascimento, J. J. da S. (2021). Drying of clay/diatomite hybrid ceramic plates: An experimental study. Research, Society and Development, v. 10, n. 8, p. e13710817174, 2021. DOI: 10.33448/rsd-v10i8.17174.
Ferrer, M., Peña, G., Vera, E. (2013). Estrutura, porosidade e resistência mecânica à flexão de cerâmicas porosas feitas com espuma antiderrapante vermelha e poliuretano. Revista Colombiana de Física, v. 45, n. 3, p. 214-217.
Incropera, F. P., Dewitt, D. P., Bergman, T. L., Lavine, A. S. (2014). Fundamentos de transferência de calor e de massa. 7. ed. Rio de Janeiro: LTC.
Letelier, V., Tarela, E., Muñoz, P., Moriconi, G. (2016). Assessment of the mechanical properties of a concrete made by reusing both: brewery spent diatomite and recycled aggregates. Construction and Building Materials, v. 114, p. 492-498.
Lima, E.S. de, Lima, W. M. P. B. de, Silva, S. K. B. M. da, Magalhães, H. L. F., Nascimento, L. P. C., Gomez, R S., Porto, T. R. N., Lima, A. G. B. de. (2020). Drying of industrial ceramic bricks and process parameter estimation: an advanced concentrated approach. Research, Society and Development, v. 9, n. 12. DOI: 10.33448/rsd-v9i12.11391.
Lima, W. (2017). Transferência de calor e massa em sólidos porosos com geometria complexa via análise concentrada: modelagem e simulação. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande.
Lopez, A., Iguaz, A., Esnoz, A., Virseda, P. (2000). Thin-layer drying behaviour of vegetable waste from wholesale market. Drying Technology, v. 18, n. 4-5, p. 995-1006. DOI: 10.1080/07373930008917749.
Macedo, A. R. S., Silva, A. S., Da Luz, D. S., Ferreira, R. L. S., Lourenço, C. S., Gomes, U. U. (2020). Estudo do efeito da diatomita nas propriedades físico-mecânicas do concreto. Cerâmica, v. 66, n. 377, p. 50-55.
Medeiros, F. K., Aquino, R. C. A., Rodrigues, A. M. T., Silva, H. C., Dias, I. B. C., Ferreira, H. S. (2014). Produção de tijolos maciços e placas cerâmicas de revestimento com adição de óleo lubrificante usado. Cerâmica Industrial, v. 19, n. 2, p. 38-45. DOI: 10.4322/cerind.2014.071.
Monteiro, F. M., Costa, F. A., Machado, T. G., Assis, R .B. (2017). Caracterização de argila caulinítica da região metropolitana de Natal-RN – parte 1. 72º Congresso Anual da ABM. Anais do Congresso Anual da ABM.
Montgomery, D. C., Runger, G. C. (2016). Estatística aplicada e probabilidade para engenheiros. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2016.
Nascimento, L. P. Castanheira; Silva, S. K. B. M., Lima, E. S., Magalhães, H. L. F., Lima, W. M. P. B.; Gomez, R. S., Porto, T. R. N., Lima, A. G. B. (2020). Secagem de tijolos cerâmicos argilosos industriais: uma investigação teórica usando modelos concentrados. Research, Society and Development, v. 9, n. 11. DOI: 10.33448/rsd-v9i11.10064.
Qiu, M., Chen, X., Fan, Y., Xing, W. (2017). Ceramic membranes. Comprehensive Membrane Science and Engineering (Second Edition), v. 1, p. 270-297. DOI: 10.1016/b978-0-12-409547-2.12243-7.
Silva, J. B., Almeida, G. S., Lima, W. C. P. B., Neves, G. A., Lima, A. G. B. (2011). Heat and mass diffusion including shrinkage and hygrothermal stress during drying of holed ceramics bricks. Defect and Diffusion Forum, v. 312-315, p. 971-976. DOI: 10.4028/www.scientific.net/DDF.312-315.971.
Silva, S. K. B. M. (2018). Secagem de tijolos cerâmicos industriais: estimativa de parâmetros de processo via modelo concentrado. 2018. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Materiais) – Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande.
Taheri-Garavand, A., Rafiee, S., Keyhani, A. (2011). Study on effective moisture diffusivity, activation energy and mathematical modeling of thin layer drying kinetics of bell pepper. Australian Journal of Crop Science, v. 5, n. 2, p. 128-131.
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