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Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015 Este trabalho apresenta uma abordagem numérica e experimental aplicada a fornos túnel, usados na produção de blocos cerâmicos. Na parte experimental foi feito um levantamento detalhado sobre as variáveis envolvidas no processo, como as vazões de ar e de gases de combustão, consumo de combustível, produção e temperaturas diversas. Análises de gases de combustão também foram efetuadas. A simulação numérica foi feita através de modelo numérico desenvolvido com o auxílio de um software comercial, capaz de resolver o problema térmico de um forno túnel completo e analisar a influência de diversos parâmetros na operação do equipamento. O modelo é baseado no método dos Volumes Finitos e resolve o problema do escoamento de gases, a movimentação da carga e as trocas de calor no interior do forno. Para a modelagem dos fenômenos da turbulência e radiação foram empregados os modelos RANS e DTRM, respectivamente. Resultados como o padrão de escoamento de gases no interior do túnel e da carga, perfis de temperatura diversos, a influência de detalhes construtivos do forno, parcelas de distribuição da energia da combustão foram obtidos. Comparações entre os resultados experimentais e numéricos foram executadas, demonstrando que o modelo é bastante adequado para estimar o comportamento térmico global deste tipo de forno. Abstract : This work presents a numerical and experimental analysisof a tunnel kiln, applied to the production of ceramic bricks. The experimental approach consists of a detailed survey of thevariables involved in the process, as the flow of air and combustion gas, fuel consumption, production and temperatures.Flue gas analyzes were also performed. The numerical analysiswas performed through numerical modeling developed with theassistance of commercial software, able to solve the heatproblem of a complete tunnel kiln and analyze the influence ofvarious parameters in operating the equipment. The model isbased on the finite volume method and solves the problem of gasflow, the movement of the load and heat exchange within thefurnace. For the modeling of turbulence and radiation phenomenawere employed a RANS and the DTRM models, respectively.Results as gas flow inside the tunnel, temperature profiles, theinfluence of constructive details of the furnace and the energydistribution plots were obtained. Comparisons between experimental and numerical results were performed, showing thatthe model is quite adequate to estimate the overall thermal behavior of this type of kiln.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2018. Este trabalho apresenta uma análise térmica numérica em CFD de uma calha de transferência de metal líquido, aquecida através de gases provenientes da combustão de gás natural. Calhas de transferência são equipamentos utilizados na movimentação de metal no estado líquido dentro de plantas de fundição ou outras indústrias. O funcionamento de uma calha e as diferentes configurações geométricas existentes, também são discutidos. Um apanhado de trabalhos previamente publicados acerca deste tipo de equipamento é apresentado e sumarizado. A calha avaliada é simulada no software comercial Ansys CFX com vazões mássicas de 1,0 t/h de alumínio líquido e 2,7 m³/h de gás natural. Na simulação são incluídos os fenômenos da combustão do gás natural, da troca térmica radiativa, convectiva e condutiva, do escoamento turbulento dos gases em canais internos à calha e do escoamento do alumínio líquido. A análise da combustão e a simulação do escoamento dos gases dentro da calha é realizada para vários modelos diferentes, com foco na interação dos gases quentes com os diferentes materiais da calha. Na simulação são incorporadas diversas simplificações derivadas dos atuais modelos apresentados por empresas fabricantes destes equipamentos. Os resultados das simulações são apresentados na forma de balanços de energia e análises da distribuição do calor ao longo da calha. Uma análise exergética da troca de calor dentro da calha é realizada juntamente com uma avaliação dos custos de operação. Comparações de fluxos de calor e temperaturas são realizadas para os diversos modelos avaliados. Ao final, uma configuração de maior eficiência é obtida e atesta-se a viabilidade da construção deste tipo de calha. Abstract : This work presents a CFD numerical thermal analysis of a liquid metal transfer trough heated by flue gases from natural gas combustion. Transfer troughs are equipment used within foundry plants or other industries for the movement of metal in liquid state. The operation of a trough and different existing geometric configurations are also discussed. A collection of previously published works on this type of equipment is presented and summarized. The evaluated trough is simulated in the commercial software Ansys CFX with mass flow rates of 1.0 t/h for the liquid aluminum and 2.7 m³/h for the natural gas. In the simulation, are included the phenomena of the combustion of the natural gas, the radiative, convective and conductive thermal exchange, the turbulent flow of the gases inside channels and the liquid aluminum flow. Combustion analysis and simulation of gas flow within the trough is performed for several different models, focusing on the interaction of the hot flue gases with the different trough materials. Several simplifications derived from the current models presented by manufacturers of these equipments are incorporated in the simulation. The results of the simulations are presented in the form of energy balances and analyzes of the heat distribution along the trough. An exergy analysis of the heat exchange within the trough is performed together with an evaluation of the operating costs. Comparisons of heat flows and temperatures are performed for the various models evaluated. At the end, a more efficient configuration is obtained and the viability of the construction of this type of trough is attested.