SNOOPING PROTOCOLS

O modelo SD contempla fenómenos como a condução de calor e difusão do vapor de água através do têxtil, assim como a sorção de água nas fibras. Para validar este modelo, replicou-se o trabalho experimental reportado por Gibson e Charmchi [4]. Os autores expuseram vários tipos de têxteis, inicialmente secos, a correntes saturadas de vapor de água. Ao variar a humidade relativa ambiente, os autores pretenderam analisar a mudança de temperatura dentro do têxtil, devido à sorção de água pelas fibras.

Os têxteis foram colocados na horizontal, dentro de um equipamento onde a temperatura, humidade relativa e velocidade de escoamento do ar eram controladas [4]. A temperatura foi mantida constante e igual a 20 °C durante toda a experiência. No início do teste, os têxteis encontravam-se secos e expostos a uma humidade relativa de 0 %. Durante o restante período de teste, impôs-se um aumento brusco na humidade relativa até 100 %. As superfícies dos têxteis foram expostas a estas condições ambiente, mantendo as superfícies laterais perfeitamente isoladas. Mantendo a velocidade de escoamento exterior, consideraram-se os coeficientes de transferência nestas fronteiras constantes ao longo do tempo, nomeadamente 40 W._m-2._K-1 _{para o coeficiente convectivo} de transferência de calor e 0,021 m._s-1 _{para o coeficiente convectivo de transferência de} massa [4].

Na validação do modelo SD, consideraram-se três tipos de têxteis distintos, nomeadamente lã, algodão e seda. As características e propriedades dos referidos têxteis encontram-se compiladas na Tabela 3.9.

Tabela 3.9 - Propriedades das amostras de lã, algodão e seda [4]

Parâmetro Unidades Lã Algodão Seda

Massa volúmica da fibra kg.m-3 1300 1550 1340

Calor específico da fibra J.kg-1.K-1 1360 1210 1380

Fração de fibra - 0,381 0,336 0,361

Regain da fibra (φ = 65%) - 0,150 0,070 0,100

Condutividade térmica da fibra W.m-1.K-1 0,20 0,16 0,20

Tortuosidade (_*) - _{2,35 2,12 3,94}

Fator de sorção s-1 6,81 × 10-4 _{1,51 × 10}-3 _{2,83 × 10}-3

Espessura mm 0,64 0,38 0,14

44

O fator de sorção apresentado na resultados numéricos se ajustassem ser um procedimento comum

pelos autores. Dada esta incerteza, realizou modelo matemático (ver capítulo 4). fator de sorção nas previsões numéricas.

Durante a experiência, os autores têxteis, tendo-se verificado um aumento (Figura 3.13).

Figura 3.13 – Comparação entre os resultados experimentais e numéricos de Gibson e Charmchi os obtidos no presente trabalho; diferença entre a t

Tal aumento súbito deve

têxtil, inicialmente seco, é exposto a correntes saturadas de vapor de água, o que aumento da concentração de vapor de água (

humidade relativa (Figura 3

(a)

(c)

O fator de sorção apresentado na Tabela 3.9 foi ajustado de modo a que os se ajustassem aos resultados experimentais. Apesar de este

procedimento comum [24], o valor obtido não corresponde ao valor reportado Dada esta incerteza, realizou-se uma experiência que permitiu validar o modelo matemático (ver capítulo 4). No próximo subcapítulo analisa-se a influência

as previsões numéricas.

Durante a experiência, os autores [4] monitorizaram a temperatura no centro dos se verificado um aumento inicial súbito de temperatura em relação à inicial

Comparação entre os resultados experimentais e numéricos de Gibson e Charmchi os obtidos no presente trabalho; diferença entre a temperatura no centro do têxtil e a temperatura

inicial: a) lã, b) algodão e c) seda

deve-se ao aumento da humidade na fronteira dos têxteis. O têxtil, inicialmente seco, é exposto a correntes saturadas de vapor de água, o que

umento da concentração de vapor de água (Figura 3.14a) e, consequentemente, de 3.14b) nos poros do têxtil.

(b)

)

foi ajustado de modo a que os Apesar de este ajuste , o valor obtido não corresponde ao valor reportado se uma experiência que permitiu validar o se a influência do

monitorizaram a temperatura no centro dos de temperatura em relação à inicial

Comparação entre os resultados experimentais e numéricos de Gibson e Charmchi [4] e emperatura no centro do têxtil e a temperatura

se ao aumento da humidade na fronteira dos têxteis. O têxtil, inicialmente seco, é exposto a correntes saturadas de vapor de água, o que leva ao a) e, consequentemente, de

45

Figura 3.14 – Comparação entre os resultados numéricos obtidos no centro da lã, algodão e seda; a) concentração de vapor de água, b) humidade relativa e c) taxa de sorção de água na fibra

Na Figura 3.14a, a concentração de vapor de água no centro da seda aumenta a uma taxa superior à dos restantes têxteis. Tal acontece porque a amostra de seda apresenta a menor espessura (Tabela 3.9) e, por consequência, a menor resistência à passagem de vapor. Por essa razão, ao fim de 15 minutos, a humidade relativa no centro da amostra de seda é muito próxima de 1 (0,98; Figura 3.14b). Devido à elevada humidade relativa, a taxa de sorção de água na amostra de seda é também superior à dos restantes têxteis (Figura 3.14c). Durante o processo de condensação e sorção de água há libertação de energia, porém, a seda, que apresenta a maior taxa de sorção não é a que apresenta o maior aumento de temperatura (Figura 3.13c), sendo este observado na amostra de lã (Figura 3.13a). Tal acontece porque a amostra de lã é bastante espessa (Tabela 3.9), o que implica uma elevada resistência térmica e, consequentemente, o transporte do calor, gerado por condensação e sorção de água desde o centro do têxtil até ao ambiente, é realizado a uma taxa reduzida. Com o passar do tempo, a diferença de temperatura tende para zero (Figura 3.13), à medida que a quantidade de água retida pelas fibras tende para o equilíbrio, (Figura 3.14c).

(a) (b)

46

Ao comparar os resultados numéricos obtidos com o modelo SD com os valores experimentais (Figura 3.13), verifica-se que o maior desvio ocorre no caso da lã, sendo sempre inferior a 0,4 °C. Da análise destes resultados conclui-se que o modelo implementado descreve com precisão os fenómenos de sorção/desorção e mudança de fase da água dentro de um têxtil. No entanto, como a precisão dos resultados é influenciada pelas propriedades da fibra (i. e. fator de sorção, calor específico e massa volúmica), pelas propriedades do têxtil (i. e. fração de fibra e tortuosidade) e pelos coeficientes de transferência definidos no modelo, apresenta-se no próximo subcapítulo uma análise de sensibilidade, de forma a estudar como um desajuste de algum destes parâmetros influencia as previsões numéricas.

47