Orientador: Milton Mori

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica

Resumo: Um modelo matemático é utilizado na representação de um forno rotativo para o caso unidimensional. O forno opera em regime estacionário, escoamento pistonado e concorrente entre os gases e a carga sólida, e seu interior é aquecido em contato direto
com a chama proporcionada por um queimador....

Resumo: Um modelo matemático é utilizado na representação de um forno rotativo para o caso unidimensional. O forno opera em regime estacionário, escoamento pistonado e concorrente entre os gases e a carga sólida, e seu interior é aquecido em contato direto
com a chama proporcionada por um queimador. No modelo são consideradas três vazões: jato cilíndrico da chama (que se subdivide na chama propriamente dita e nos produtos da combustão), gases anulares que circundam a chama e a carga sólida. As transferências de calor em consideração incluem a radiação da chama para a parede e a superfície do leito sólido, convecção dos gases anulares com a parede e o leito, convecção e radiação entre a parede e o leito, condução na parede, e convecção e radiação na parede externa. Considera-se que a rotação axial do forno seja suficiente para se manter um perfil radial isotérmico. A umidade do leito, determinante na definição de sua temperatura de saída, é incluída no modelo de r)1odoque sua vaporização inicia-se a 100°C, temperatura que se mantém até secagem completa. A subdivisão axial juntamente com o método do circuito elétrico analógico são utilizados nos cálculos de transferência de calor a partir do circuito apresentado por Silcox & Pershing (1990). O método numérico de Gauss iterativo é aplicado para a convergência dos resultados, e perfis de temperatura média são obtidos para cada seção. Dados de um forno industrial são utilizados na simulação e comparação dos resultados. Análises de sensitividade paramétrica são feitas posteriormente, identificando as variáveis de maior influência no modelo e nas condições operacionais

Abstract: A mathematical model is used in the representation of a rotary kiln for the one-dimensional case. The kiln operates in steady, plug-flow and cocurrent stream between the gases and solids, and your interior is heated in direct contact with the flame provided by a burner. In the model are...

Abstract: A mathematical model is used in the representation of a rotary kiln for the one-dimensional case. The kiln operates in steady, plug-flow and cocurrent stream between the gases and solids, and your interior is heated in direct contact with the flame provided by a burner. In the model are considered three flows: cylindrical flame (that subdivides in the flame strictly speaking and in the combustion products), surrounding annular gases and the solid burden. The heat transfer in consideration includes the fiame radiation by the wall and by the solids' surface, convection between the annular gases with the wall and the bed, convection and radiation between the wall and the solids, conduction in the wall, and convection and radiation in the external wall. It was assumed that the axial rotation of the kiln is sufficient by maintain a radially isothermal profile. Moisture of the bed, decisive in the definition of the exit temperature, is included in the model so that its evaporation starts at 100°C, which remains until ali solids are dried. Axial subdivision with the electrical network method is used in the calculations of heat transfer based on the network presented by Silcox & Pershing (1990). Iterative Gauss numerical method is used for the solutions convergence, and average temperature profiles are obtained for each section. Industrial kiln data are used in the predictions and are compared to the numerical results. Sensitivity
analysis of parameters was studied, by identifying the variables of greatest influence in the model and in the operational conditions