Transporte difusivo em sólidos com forma arbitrária usando coordenadas generalizadas.

Este trabalho visa a estudar o fenomeno da difusao de calor ou de massa em solidos com forma arbitraria, apresentar a solucao numerica da equacao que descreve o fenomeno para solidos obtidos por extrusao e por revolucao de uma area geratriz. A equacao de difusao em regime transiente, escrita em coordenadas generalizadas, foi discretizada e resolvida numericamente, via metodo dos volumes finitos, com uma formulacao totalmente implicita, para condicoes de contorno de primeira, segunda e terceira especies, com propriedades constantes ou variaveis para o meio, incluindo variacoes dimensionais. O estudo para a geracao de uma malha estruturada bidimensional simplesmente conexa atraves da equacao de Poisson, via diferencas finitas e apresentado. Um software na plataforma Windows para a obtencao de contornos e geracao de malhas, bem como para a solucao da equacao de difusao em solidos com forma arbitraria foi desenvolvido e e apresentado. Para viabilizar o desenvolvimento do software foi criado um avaliador de expressoes (function parser) para a linguagem Fortran, que foi utilizada em todo o pacote computacional. Foram realizadas diversas simulacoes utilizando os codigos computacionais desenvolvidos, envolvendo um grande numero de situacoes fisicas de interesse, e todos os resultados obtidos foram teoricamente consistentes e coerentes com valores reportados na literatura. O pacote computacional desenvolvido foi aplicado na simulacao da cinetica de secagem de membranas cerâmicas na forma de tubos cilindricos, usados em processos de filtragem, nas seguintes condicoes experimentais: temperatura de 45 a 105 °C, teor de umidade inicial de 25 a 30% (bs) e umidade relativa do ar de 58%. Os resultados numericos foram comparados com os resultados experimentais obtidos nestas mesmas condicoes. Tal comparacao possibilitou determinar uma expressao para o coeficiente de difusao em funcao da razao de umidade e da temperatura do ar de secagem, e tambem o valor do coeficiente de transferencia convectiva de massa correspondente a cada temperatura estudada.