Autor(es):
Monteiro, Ricardo Jorge da Silva 
Data: 2010
Identificador Persistente: http://hdl.handle.net/10773/4060
Origem: RIA - Repositório Institucional da Universidade de Aveiro
Assunto(s): Engenharia mecânica; Indústria cerâmica; Eficiência energética; Secagem; Recuperação de calor; Grés
Descrição
O cenário energético global e uma maior consciencialização da opinião pública
relativamente à questão energética levou a um aumento generalizado da eficiência
energética na indústria nas últimas décadas. A indústria cerâmica não
é excepção à regra, tendo no entanto ainda uma grande margem de progressão
neste capítulo.
Este trabalho pretende analisar a viabilidade de aproveitamento de calor residual
originário de um forno de rolos para cumprimento total das necessidades
energéticas de um processo de secagem sem recorrer ao consumo de gás
natural.
Pretende-se assim averiguar a possibilidade de desactivação parcial ou total
de um secador horizontal contínuo colocado à entrada de um forno de rolos
através da reactivação de um secador túnel. O secador actual recorre ao ar
reciclado proveniente do forno e a queimadores de gás natural para aquecer o
ar de secagem até temperaturas que rondam os 200ºC, tendo um tempo de
secagem inferior a 4min , enquanto que o secador a activar é alimentado
somente com ar reciclado funcionando a uma temperatura máxima de 90ºC
tendo um tempo de secagem superior a 3 horas.
O primeiro passo para o desenvolvimento deste trabalho foi a realização de
trabalho experimental para modelação da cinética de secagem do material,
tendo-se usado o modelo de Lewis com duas fases distintas de secagem.
Posteriormente desenvolveu-se um modelo numérico do secador em estudo
baseado na discretização das equações características dos balanços energéticos
e mássicos do processo, usando o método dos volumes finitos com método
implícito para a resolução do termo de acumulação e a formulação power
law para a resolução do termo convectivo.
O modelo desenvolvido foi posteriormente implementado usando o software
Matlab2008b® e usado para testar 3 situações em que estariam disponíveis
respectivamente 100 %, 75 % e 50% dos 0,9KG s de ar quente para aquecimento
do ar de secagem. Concluiu-se que a segunda situação seria a que,
tendo em conta a temperatura máxima de funcionamento do secador, minimizaria
a humidade de saída do material.
Pode-se afirmar que caso sejam fornecidos ao secador a activar 0,675 KGs de
ar de aquecimento este poderá substituir virtualmente o secador actual permitindo
uma redução do consumo de Gás Natural da empresa. The global energetic outlook and the growing awareness among public opinion
about energetic issues, have lead to an improvement of the energetic efficiency
within the industrial sector. The ceramic tile industry also fallowed the same
trend and faced huge developments in the last decades; however is still room
for further improvement.
The present work intends to analyze the viability of using recovered heat from a
roller hearth kiln to completely fulfill the energetic needs of the drying process
happening before firing, without natural gas consumption.
The main objective of the present study is to evaluate the possibility of totally of
partially deactivate a continuous roller tile dryer placed at the entrance of the
kiln trough the reactivation of an existing tunnel dryer. The current dryer uses
both recovered heat from the kiln and natural gas burners to heat drying air up
to nearly 200 ºC, resulting in a drying time of less than 4min. The tunnel dryer
is fed solely by recovered hot air from the kiln, and can reach the maximum
temperature of 90ºC , requiring a drying time longer than 3 hours.
The first step of this work was the development of experimental work in order to
gather information about the drying kinetics of porcelain stoneware. The Lewis
model with two different drying stages fits the drying data with good results.
The next step was the development of a numerical model to represent the tunnel
dryer operation through the discretization of differential equations
representing the heat and mass transfer of the processes, using the finite volume
method, a power law scheme for treating the convective term and a implicit
method for the transient term.
The dryer model was implemented by means of the software Matlab2008b®
and was then used to test 3 different situations in which would be available,
respectively 100 %, 75% and 50% of the 0,9 s of available hot air from the
kiln. It was concluded that the second configuration, considering the maximum
operation temperature permitted to the tunnel dryer, would minimize the exit
material moisture content.
The results have shown that, if one can guarantee that the activated dryer is
fed with at least 0,675 Kgs of recycled air to heat drying air, it can virtually replace
the continuous roller dryer, allowing a reduction of the natural gas consumption
of the studied plant. Mestrado em Engenharia Mecânica
Tipo de Documento
Dissertação de Mestrado
Idioma
Português
Orientador(es)
Martins, Nelson Amadeu Dias; Araújo, António João de Melo Martins de
