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Title: Análise numérica de circuitos de resfriamento em Stave
Authors: Santos, Alex Álisson Bandeira
Reis, Paulo Roberto Santana dos
Tofaneli, Luzia Aparecida
Lima, André Teles da Cunha
Fontes, Cristiano Hora de Oliveira
Keywords: Stave
Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD)
Transferência de calor
Alto-forno
Issue Date: 31-Mar-2021
Publisher: Centro Universitário SENAI CIMATEC
Citation: REIS, Paulo Roberto Santana dos; SANTOS, Alex Álisson Bandeira (Orientador); TOFANELI, Luzia Aparecida (Coorientadora). Análise numérica de circuitos de resfriamento em Stave. Salvador, 2021. 107 f. Dissertação (Mestrado em Modelagem Computacional e Tecnologia Industrial ) - SENAI CIMATEC, Salvador, 2021
Abstract: A produção do ferro gusa é uma atividade do setor siderúrgico de extrema importância econômica pelo fato de corresponder à grande parte do custo da produção do aço. A sua produção ocorre através do alto-forno e sua temperatura de trabalho é acima de 1500 °C. O Stave de resfriamento é um dos elementos importantes quando se trata de alto-forno, pois pode prolongar sua vida útil e reduzir o custo de produção do ferro gusa. Este trabalho tem como objetivo analisar a efetividade de diferentes circuitos de resfriamento de Stave através de metodologia numérica. A transferência de calor e o escoamento interno em diferentes modelos de serpentina, através da fluidodinâmica computacional (CFD), foram avaliados para diferentes circuitos de serpentina e diferentes condições de operação. Uma abordagem em regime permanente, ou seja, não variante com o tempo, será utilizada. Além disso, o modelo de turbulência SST κ – ω e o método de discretização volumes finitos são utilizados através do software ANSYS CFX 17.1. O desempenho do Stave com diferentes serpentinas é analisado a partir da queda de pressão, da distribuição de temperatura e da taxa de transferência de calor. Para o circuito de melhor desempenho, parâmetros de temperatura e vazão são analisados adimensionalmente e uma correlação foi proposta. Os resultados apontam que o circuito com duas serpentinas é o mais adequado para ser implementado em projeto de alto-forno. É apresentado também que os circuitos de serpentinas com duas entradas e saídas possuem uma maior potência hidráulica, sendo que a diferença da potência hidráulica entre eles é de 13%. De acordo com os estudos paramétricos realizados, as análises adimensionais produzem resultados, em relação a temperatura máxima, 5,86% superior aos resultados encontrados em CFD. Quando a variável de interesse é a temperatura mínima, a análise adimensional tem resultados 2,21% superior. Tudo isso, constata que os resultados obtidos pela análise adimensional não são tão discrepantes aos obtidos com a simulação em CFD e como aquele tem um tempo de processamento menor, pode ajudar em uma tomada de decisão mais rápida.
URI: http://repositoriosenaiba.fieb.org.br/handle/fieb/1135
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