Title

ANÁLISE DO PROBLEMA DA CONVECÇÃO TÉRMICA NO INTERIOR DE FORNOS DE REAQUECIMENTO

ANALISYS OF THE THERMAL CONVECTION PROBLEM INSIDE REHEATING FURNACES

Authorship

Miranda, Luciano Lellis; Ziviani, Márcio; Júnior, Benjamin Fullin

Miranda, Luciano Lellis

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Ziviani, Márcio

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Júnior, Benjamin Fullin

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DOI

10.5151/2594-5297-0039

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Abstract

Neste trabalho foi realizada uma análise das formulações usadas para cálculo da transferência de calor por convecção no interior de fornos de reaquecimento. Para isto, desenvolveu-se uma metodologia para determinação de equações para o cálculo do coeficiente de transferência de calor convectiva, através da simulação bidimensional do movimento e transferência de calor dos fluidos em regime permanente na seção de recuperação do forno. As equações obtidas e outras formulações baseadas na literatura foram usadas e comparadas. Para simulação do processo de reaquecimento com as diferentes equações utilizou-se um modelo tridimensional desenvolvido para o forno de soleira caminhante da Laminação de Tiras a Quente da ACESITA S.A., em Timóteo-MG. As análises das simulações demonstraram que a transferência de calor por radiação é predominante em praticamente toda a extensão do forno e a contribuição da convecção, no caso mais significativo, chegou a apenas 7,3% do total da energia transferida para a placa. O campo final de temperatura da placa na saída do forno se mostrou independente da abordagem usada para a convecção. Apenas nas primeiras seções do forno diferenças mais significativas foram obtidas nos perfis de temperatura das placas. A forma de abordagem da convecção tem relevância nos casos em que a evolução das temperaturas no início do forno precisa ser determinada com maior exatidão. Para isto, as melhores alternativas são utilizar as novas equações determinadas com a metodologia desenvolvida neste trabalho, ou a formulação desenvolvida por Trinks (1957).

In this paper it were analyzed different formulations for the convective heat transfer inside reheating furnaces. A methodology has been developed in order to find new equations for the convective heat transfer calculation. It involved a bi- dimensional simulation of the movement and of the heat transfer of fluids in steady state inside the recuperation section of the furnace. The found equations were used, together with other formulations based on the literature and its results were compared. The reheating process simulation, with the different equations, were carried on using a tri-dimensional model developed to the walking beam furnace of the ACESITA Hot Strip Mill, in Timóteo-MG. The simulations analysis has shown that the radiant heat transfer is predominant in almost all the furnace length, and the convective heat transfer contribution, even in the most significant case, has reached only 7,3% of the total energy transferred to the slab. The final temperature distribution in the slab was practically independent of approach used for convection. Only in the beginning furnace sections more significant differences has been found in the slabs temperature profiles. The approach used for convection calculation is relevant only if the temperature in the furnace beginning must be calculated with better accuracy. In this case, the best choices are to use the new equations determined with methodology developed in this study, or the formulation developed by Trinks (1957).

Keywords

Fornos de reaquecimento; Modelagem matemática; Convecção.

Reheating furnaces; Mathematical simulation; Convection.