Modelo matemático do escoamento gasoso e trocas térmicas no processo de carvoejamento em forno retangular

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Silva, Jaime Alex Marques da
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Modelo matemático; Carbonização; Secagem; Carvão vegetal; Escoamento gasoso; Engenharia Metalúrgica; Escoamento gasoso (Metalurgia); Produção intelectual; Mathematical model; Carbonization; Drying; Charcoal; Gas flow
• Link de acesso: http://app.uff.br/riuff/handle/1/26838

A utilização de carvão vegetal é cada vez mais presente, no ciclo de fabricação do ferro-gusa, pois vem substituindo gradativamente a utilização do coque, no processo de redução, apresenta mais vantagens na questão de preservação de recursos naturais e mantendo produtividade compatível dos fornos. Aliado a este fator, o mercado tende a ser mais receptivo as empresas que estão aderindo ao conceito do “Aço Verde”. Porém a necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que, os potenciais produtores, busquem maior produtividade, qualidade e confiabilidade nos prazos entregas levando a uma busca constante na redução do tempo de produção do carvão, incentivando a pesquisadores e cientistas a entenderem cada vez mais os fenômenos internos dos processos de produção visando o maior controle e otimização do ponto de vista do consumo energético e impacto ambiental. O presente trabalho apresenta o esenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria largamente utilizado para produção de carvão granular. Foi desenvolvido um modelo baseado na solução das equações de conservação de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais com condições de contorno e iniciais apropriadas, são discretizadas, baseada na técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente durante a fase de aquecimento, pirólise e secagem. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita um melhor controle das fases e otimização das condições de fabricação do carvão visando a redução do tempo e garantia da qualidade final do carvão produzido.