Perdas de calor em cubas eletrolíticas para a produção de alumínio : modelagem e experimentação

• Autor(a) principal: Kato, Ciro Rodrigues
• Data de Publicação: 1999
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18135/tde-17062024-182421/
• topic: alumínio; aluminum; bidimensional model; condução de calor; cubas eletrolíticas; diferenças finitas; electrolytic pot; finite difference; heat conduction; modelo bidimensiooal

Foram desenvolvidos dois modelos matemáticos bidimensionais de condução de calor para o cátodo e para o ânodo de cubas eletrolíticas do tipo ALCOA S100 para a produção de alumínio. Os modelos foram desenvolvidos para servirem de ferramentas para que engenheiros de processo possam usar para definir melhores configurações de projeto de cátodo e ânodo, contemplando posicionamento dos isolamentos térmicos, dimensões e tipos de materiais visando a redução de perdas térmicas. Realizou-se um trabalho experimental de calibração de um equipamento construído para medição de fluxo de calor. Experimentos foram desenvolvidos para a determinação de perdas de calor e temperaturas nas cubas. Medições das perdas térmicas totais, temperaturas nas superfícies, e as temperaturas do banho eletrolítico e colchão de metal foram realizadas. Estas medições foram usadas para o desenvolvimento e validação dos modelos. No desenvolvimento do modelo térmico de condução de calor para o ânodo, usou-se o Sistema de Coordenadas numa região retangular simplesmente conexa com geração interna de calor. Devido à sua geometria irregular desenvolveu-se o modelo para o cátodo considerando um Sistema Generalizado de Coordenadas, sem geração interna de calor. Os resultados das isotermas obtidas dos modelos matemáticos mostraram-se bastante satisfatórias quando comparadas aos dados experimentais