Tese: Análise Numérica da Transferência de Calor numa Tira de Aço Submetida a Aquecimento em Forno Contínuo
Aluno(a) : Adelmo Crespo MachadoOrientador(a): Francisco Eduardo Saboya e Paulo Murillo de S. Araú
Área de Concentração: Termociências
Data: 25/10/1989
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=20519@1
Resumo: Na presente tese, a equação de energia é resolvida para uma tira de aço bidimensional que se move com velocidade constante através de um forno contínuo e é submetida a várias condições diferentes de radiação e convecção. Com as hipóteses de regime permanente e do sistema de coordenadas fixo às paredes do forno, a equação de energia inclui o termo que leva em conta o movimento da tira. As nío-linearidades do problema se restringem às condições de contorno que incluem fluxos de calor por radiação. As equações de discretização foram obtidas utilizando a técnica de diferencás 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 entío 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 emissío radiativa na referida seção da tira. A partir da análise de influência de cada parâmetro adimensional sobre a distribuição de 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 o parâmetro geométrico que exprime a razío entre as dimensões da tira. Uma análise da eficiência na transferência de calor foi entío 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 seção transversal localizada próxima à saída do forno. Ao promover-se a divisío 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.