dc.creator.ID |
SOUZA, A. O. |
pt_BR |
dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4289620474946265 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
ALVES, José Jailson Nicácio. |
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dc.contributor.advisor1ID |
ALVES, J. J. N. |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/7986759552135066 |
pt_BR |
dc.contributor.referee1 |
VASCONCELOS, Luís Gonzaga. |
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dc.contributor.referee2 |
BRITO, Romildo Pereira. |
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dc.contributor.referee3 |
LIMA, Carlos Antonio Pereira de. |
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dc.description.resumo |
A aplicação de técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD) foi utilizada para
simulação do pre-aquecimento de ar em um sistema de combustão encontrado em
calcinadores de alumina do tipo leito fluidizado. Em se tratando de eficiência energética
e qualidade do produto, bem como custo de produção e manutenção, o sistema de
combustão dos calcinadores corresponde ao sistema mais importante no processo de
refino da alumina. Dentre os impactos negativos relacionados a esse sistema, destaca-se, neste trabalho, as altas temperaturas encontradas na região do domo do preaquecedor de ar do calcinador, representada pela zona primaria de combustão, o que
indica um desgaste prematuro do material refratário deste equipamento, e, assim,
colocando a integridade do calcinador em risco. O objetivo principal deste trabalho foi,
através do uso de técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD), descrever o
comportamento fluidodinâmico do ar no pre-aquecedor, com a intenção de prever a
localização da falha prematura apresentada, bem como identificar as possíveis causas
do problema. A modelagem e simulação numérica do processo foram feitas a partir do
software CFX. A geometria do pre-aquecedor foi gerada de acordo com o desenho
técnico do equipamento disponibilizado. Adotou-se o uso de malha não estruturada,
sendo mais refinada na região de entrada do queimador. As condições operacionais
foram ajustadas na modelagem de acordo com as condições encontradas na industria.
Para efeito de simulação, o CH4 foi posto como sendo o combustível. As equações de
conservação foram resolvidas numericamente a partir do método dos volumes finitos,
fazendo uso da malha gerada. Os resultados foram avaliados a partir da analise dos
perfis de temperatura e vetores de velocidade do ar no pre-aquecedor. De acordo com
a visualização destes perfis foi possível identificar a formação de um vortice na altura da
entrada de ar lateral, promovendo um turbilhão que se desloca em um caminho
preferencial na direção da parede do vaso do pre-aquecedor. Na região do turbilhão
percebe-se uma alta concentração de energia, justificada pela melhor mistura entre 0
oxigênio do ar e o combustível, explicando 0 aumento exagerado da temperatura nessa
região. A região em que essa alta concentração de energia atinge a parede e coerente
com a região onde ocorre a falha prematura do refratário. Uma melhor homogeneização
da mistura do ar com 0 combustível, evitando caminhos preferenciais, pode ser a
solução do problema. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
pt_BR |
dc.publisher.department |
Centro de Ciências e Tecnologia - CCT |
pt_BR |
dc.publisher.program |
PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA |
pt_BR |
dc.publisher.initials |
UFCG |
pt_BR |
dc.title |
Simulação numérica do pré-aquecimento de ar em calcinadores de alumina através de técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD). |
pt_BR |
dc.date.issued |
2011-02-18 |
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dc.description.abstract |
The application of computational fluid dynamic (CFD) method was used to simulate the
pre-heating of air in a combustion system found in alumina fluidized bed calciners. When
talking about energy efficiency and product quality, as well as production and
maintenance costs, the calciner combustion system corresponds to the most important
system in the alumina refining process. Among the negative impacts related to this
system, this work highlights the high temperatures found in the area of the air pre-heater
dome of the calciner, represented by the primary combustion zone, which indicates a
premature stress of this equipments refractory material, and thus leaving the calciners
integrity at risk. The main objective of this work was to describe the fluid dynamic
behavior of the air in the pre-heater through computational fluid dynamics (CFD)
method, in order to predict the location of the premature failure presented, as well as to
identify possible causes of the problem. Modeling and numerical simulation of the
process were carried out using the CFX software. The geometry of the pre-heater was
generated according to the technical design of the available equipment. The use of an
unstructured mesh was adopted, being it more refined in the input burner area. The
operating conditions were adjusted according to the conditions found in industry. For
simulation purposes, CH4 was inputted as fuel. The conservation equations were solved
numerically through the finite volume method, using the generated mesh. The results
were evaluated by analyzing the profiles of temperature and air speed vectors in the
pre-heater. According to those profiles visualization, it was possible to identify the
formation of a vortex close to the side air inlet, promoting a whirlpool moving in a
preferential course in the direction of the vessel wall of the pre-heater. In region of the
vortex a high concentration of energy can be observed, justified by the greatest mixture
between the air's oxygen and the fuel, which explains the excessive increase in
temperature in this region. The area where this high concentration of energy hits the wall
is consistent to the region where the premature failure of the refractory occurs. A better
homogenization of the mixture of air with fuel, avoiding preferential pathways, may be
the solution to the problem. |
pt_BR |
dc.identifier.uri |
http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8197 |
|
dc.date.accessioned |
2019-10-17T12:55:08Z |
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dc.date.available |
2019-10-17 |
|
dc.date.available |
2019-10-17T12:55:08Z |
|
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.subject |
Fluidodinâmica Computacional - CFD |
|
dc.subject |
Pré-aquecedor |
|
dc.subject |
Combustão |
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dc.subject |
Perfil de Temperatura |
|
dc.subject |
Valor de Velocidade |
|
dc.subject |
Calcinadores |
|
dc.subject |
Superaquecimento |
|
dc.subject |
Computational Fluid Dynamics - CFD |
|
dc.subject |
Pre-heater |
|
dc.subject |
Combustion |
|
dc.subject |
Temperature Profile |
|
dc.subject |
Speed Value |
|
dc.subject |
Calcinators |
|
dc.subject |
Overheating |
|
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.creator |
SOUZA, Andrey Oliveira de. |
|
dc.publisher |
Universidade Federal de Campina Grande |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.title.alternative |
Numerical simulation of air preheating in alumina calciners by computational fluid dynamics (CFD) techniques. |
pt_BR |
dc.identifier.citation |
SOUZA, Andrey Oliveira de. Simulação numérica do pré-aquecimento de ar em calcinadores de alumina através de técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD). 2011. 73f. (Dissertação de Mestrado em Engenharia Química), Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande - Paraíba - Brasil, 2011. Disponível em: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8197 |
pt_BR |