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Title: Estudo teórico de um forno intermitente a gás natural, para a indústria cerâmica: modelagem e análise térmica transiente.
Other Titles: Theoretical study of an intermittent natural gas furnace for the ceramic industry: modeling and transient thermal analysis.
???metadata.dc.creator???: GOMEZ, Ricardo Soares.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SOUZA , Josedite Saraiva de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: NASCIMENTO, José Jefferson da Silva.
Keywords: Material Cerâmico;Secagem;Queima;Energia;Eficiência Térmica;Ceramic Material;Drying;Burning;Energy;Thermal Efficiency
Issue Date: 8-Aug-2019
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: GOMEZ, R. S. Estudo teórico de um forno intermitente a gás natural, para a indústria cerâmica: modelagem e análise térmica transiente. 2019. 191 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2019. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8844
???metadata.dc.description.resumo???: Secagem e queima de produtos cerâmicos são processos que necessitam de elevado consumo de energia. Tornar tais processos mais eficientes pode melhorar a qualidade do produto, reduzir o consumo energético e tempo de processamento e, consequentemente, promover ganhos econômicos e ambientais. Desta forma, este trabalho tem por objetivo quantificar teoricamente as transferências de calor que ocorrem em um forno cerâmico intermitente operando com gás natural durante as etapas de aquecimento e resfriamento, com e sem isolamento térmico. Toda a formulação matemática proposta é baseada nos princípios da conservação da energia (primeira lei da termodinâmica e lei de Fourier). Todo o estudo é feito via procedimentos matemáticos implementados no software Excel e planejamento experimental. Resultados de perdas de calor, distribuição de temperatura no isolamento térmico e ganho energético são apresentados e analisados. Verificou-se que a maior perda de calor ocorre por radiação nas paredes laterais do equipamento, e que é necessária uma quantidade considerável de energia para aquecer as paredes laterais, base e teto do forno. A fibra de vidro, atuando como isolamento térmico, é o material que proporciona uma maior redução na temperatura superficial externa máxima e um maior ganho energético, quando comparado com o forno sem isolamento térmico. Do planejamento experimental fatorial, foi possível obter modelos matemáticos preditivos que quantificam a influência da espessura e demais propriedades termofísicas do material isolante no ganho energético e na temperatura superficial externa máxima do forno.
Abstract: Drying and firing of ceramic products are processes that require high energy consumption. Making these processes more efficient can improve product quality, reduce energy consumption and processing time and, consequently, promote economic and environmental gains. In this sense, this work aims to theoretically quantify the heat transfer that occur in an intermittent ceramic kiln operating with natural gas during the heating and cooling stages, with and without thermal insulation. All proposed mathematical formulation is based on the principles of energy conservation (first law of thermodynamics and Fourier law). All the study is done via mathematical procedures implemented in Excel software and experimental design. Results of heat losses, temperature distribution in the thermal insulation and energy gain are presented and analyzed. It was verified that the greatest heat loss occurs by radiation in the sidewalls of the equipment, and that a considerable amount of energy is required to heat the sidewalls, base and ceiling of the kiln. The fiberglass, acting as thermal insulation, is the material that provides a greater reduction in the maximum external surface temperature and a greater energetic gain, when compared to the kiln without thermal insulation. From the factorial experimental design method, it was possible to obtain predictive mathematical models that quantify the influence of the thickness and other thermophysical properties of the insulation material on the energy gain and the maximum external surface temperature of the kiln.
Keywords: Material Cerâmico
Secagem
Queima
Energia
Eficiência Térmica
Ceramic Material
Drying
Burning
Energy
Thermal Efficiency
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Mecânica
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8844
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