[pt] ANÁLISE NUMÉRICA DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR NUMA TIRA DE AÇO SUBMETIDA A AQUECIMENTO EM FORNO CONTÍNUO

• Main Author: ADELMO CRESPO MACHADO
• Publication Date: 2012
• Format: Doctoral thesis
• Language: por
• Source: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
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• topic: [pt] ANALISE NUMERICA; [pt] FORNO; [pt] TRANSFERENCIA DE CALOR; [en] NUMERICAL ANALYSIS; [en] FURNACE; [en] HEAT TRANSFER

[pt] Na presente tese, a equação de energia é resolvida para uma tira de aço bi-dimensional que se move com velocidade constante através de um forno contínuo e é submetida a várias condições diferentes de radiação de convecção. As equações de discretização foram obtidas utilizando a técnica de diferenças finitas com enfoque em volume de controle. O conjunto destas equações indicou os sete parâmetros adimensionais do problema. Por se tratar de uma equação elíptica, a solução foi inicialmente encaminhada para a determinação dos comprimentos de tira antes e após o forno, além dos quais desapareceria o efeito da condução de calor axial no interior da tira. Os resultados mostraram a possibilidade de substituição da condição de contorno após o forno, passando-se então a considerar uma seção transversal da tira situada próxima à saída do forno. A nova condição de contorno foi estabelecida por um balanço de fluxos de calor por condução, convecção e emissão radiativa na referida seção da tira. A partir da análise de influência de cada parâmetro adimensional sobre a distribuição e temperatura da tira, foram selecionados como mais importantes o número de Peclet relativo à taxa de produção do forno, o parâmetro de radiação incidente relativo ao consumo de combustível e parâmetro geométrico que exprime a razão entre as dimensões da tira. Uma análise da eficiência na transferência de calor foi então realizada, avaliando os citados parâmetros diante dos requisitos de obtenção de uma determinada temperatura média da tira e de uma elevada homogeneidade de temperatura em sua reação transversal localizada próxima à saída do forno. Ao promover-se a divisão do forno em três zonas e a adoção de diferentes fluxos de radiação incidente, foi possível simular situações operacionais típicas que ocorrem nos fornos de reaquecimento de placas de uma usina siderúrgica e efetuar comparações com dados disponíveis em literatura.