Simulação numérica do pré-aquecimento de ar em calcinadores de alumina através de técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD).

• Autor(a) principal: SOUZA, Andrey Oliveira de.
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFCG
• Texto Completo: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/8197
• topic: Fluidodinâmica Computacional - CFD; Pré-aquecedor; Combustão; Perfil de Temperatura; Valor de Velocidade; Calcinadores; Superaquecimento; Computational Fluid Dynamics - CFD; Pre-heater; Combustion; Temperature Profile; Speed Value; Calcinators; Overheating

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.