Title

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DO COMPORTAMENTO TERMODINÂMICO DE UM GLENDON

COMPUTER SIMULATION OF A GLENDON’S THERMODYNAMIC BEHAVIOR

Authorship

Assunção, Charles Sóstenes

Assunção, Charles Sóstenes

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DOI

10.5151/2594-357x-13062

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Abstract

Este trabalho relata o estudo de melhoria de desempenho dos trocadores de calor do tipo Glendon da V&M do Brasil. Os objetivos deste estudo são aumentar a eficiência energética destes trocadores de calor, possibilitando aumentar a temperatura do ar de saída, e estender, por meio da redução da temperatura da câmara de combustão, a vida útil das serpentinas que estão submetidas a intensas cargas térmicas. Um modelo computacional em CFD (Computer Fluids Dynamics) foi desenvolvido para simular o comportamento termodinâmico dos fluidos nos Glendons. A partir deste modelo, foram simuladas duas alterações geométricas no equipamento. A primeira alteração consistiu em reduzir a área de passagem dos gases da combustão, o que aumentou a eficiência energética de 59% para 61%. A segunda alteração consistiu em instalar placas defletoras que funcionam como chicanas, fazendo com que os gases da combustão escoem de maneira cruzada em relação ao fluxo de ar no interior das serpentinas. A segunda alteração aumentou a eficiência energética do Glendon para 68% e possibilita a operação do Glendon com temperaturas da câmara de combustão inferiores a 970oC (atualmente, esta temperatura é da ordem de 1050oC), aumentando sua vida útil. Este estudo viabilizou a aprovação da modificação nos trocadores de calor, que será executada durante a reforma do alto-forno em 2008.

This work concerns to a performance improvement study of the V&M do Brasil’s Glendon heat exchangers. The objectives are to increase the Glendon’s energetic efficiency, allowing to increase the outlet air temperature, and to extend the useful life of the heating coil that are under heavy thermal loads, through the decrease of the temperature in the combustion chamber. A model that simulates the thermodynamic behavior of the Glendon fluids was constructed using CFD (Computer Fluids Dynamics). Two geometric modifications were simulated. The first modification is the reduction of the flow area of the combustion gases, which increased the energetic efficiency from 59% to 61%. The second modification is the assembling of five walls that work as bafflers, what make the combustion gases flow in a cross way with the air flow within the heating coil. This modification increased the energetic efficiency up to 68% and allowed decreasing the combustion chamber temperature to values lower than 970oC (Nowadays this temperature is about 1050oC), increasing the heating coil’s useful life. This study made the modifications in the heat exchangers possible, what will be implemented in 2008, during the blast furnace stoppage.

Keywords

Simulação computacional; Eficiência energética; Vida útil.

Computer simulation; Energetic efficiency; Useful life.