Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-10-19T12:39:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336494.pdf: 19305094 bytes, checksum: bd3e8e7dd691846e7ea65f6bf34138b3 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho apresenta uma abordagem numérica e experimental aplicada a fornos túnel, usados na produção de blocos cerâmicos. Na parte experimental foi feito um levantamento detalhado sobre as variáveis envolvidas no processo, como as vazões de ar e de gases de combustão, consumo de combustível, produção e temperaturas diversas. Análises de gases de combustão também foram efetuadas. A simulação numérica foi feita através de modelo numérico desenvolvido com o auxílio de um software comercial, capaz de resolver o problema térmico de um forno túnel completo e analisar a influência de diversos parâmetros na operação do equipamento. O modelo é baseado no método dos Volumes Finitos e resolve o problema do escoamento de gases, a movimentação da carga e as trocas de calor no interior do forno. Para a modelagem dos fenômenos da turbulência e radiação foram empregados os modelos RANS e DTRM, respectivamente. Resultados como o padrão de escoamento de gases no interior do túnel e da carga, perfis de temperatura diversos, a influência de detalhes construtivos do forno, parcelas de distribuição da energia da combustão foram obtidos. Comparações entre os resultados experimentais e numéricos foram executadas, demonstrando que o modelo é bastante adequado para estimar o comportamento térmico global deste tipo de forno. <br> / Abstract : This work presents a numerical and experimental analysisof a tunnel kiln, applied to the production of ceramic bricks. The experimental approach consists of a detailed survey of thevariables involved in the process, as the flow of air and combustion gas, fuel consumption, production and temperatures.Flue gas analyzes were also performed. The numerical analysiswas performed through numerical modeling developed with theassistance of commercial software, able to solve the heatproblem of a complete tunnel kiln and analyze the influence ofvarious parameters in operating the equipment. The model isbased on the finite volume method and solves the problem of gasflow, the movement of the load and heat exchange within thefurnace. For the modeling of turbulence and radiation phenomenawere employed a RANS and the DTRM models, respectively.Results as gas flow inside the tunnel, temperature profiles, theinfluence of constructive details of the furnace and the energydistribution plots were obtained. Comparisons between experimental and numerical results were performed, showing thatthe model is quite adequate to estimate the overall thermal behavior of this type of kiln.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-07-11T16:37:36Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2489004 bytes, checksum: fbab071439c2a7915ca1757c6e50616a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T16:37:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 2489004 bytes, checksum: fbab071439c2a7915ca1757c6e50616a (MD5) Previous issue date: 2017-03-10 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Esta pesquisa teve como objetivo propor e investigar um sistema de secagem utilizando gases quentes de uma fornalha de fogo direto como fonte de energia para secar o lodo biológico para transformá-lo em combustível para caldeiras de biomassa. Os materiais utilizados foram o lodo biológico de uma indústria de papel, cavaco de madeira e casca de eucalipto, que foram utilizados como materiais estruturantes em duas diferentes proporções (15% e 25%). A presente tese foi dividida em quatro capítulos: 0 Capítulo I trata-se de uma revisão bibliográfica que investigou as tecnologias de secagem térmica de lodo para fins energéticos. No Capítulo II, foram determinadas as características e o comportamento térmico dos materiais, bem como de suas misturas. No Capítulo III, o sistema de secagem foi avaliado através da redução da umidade, do teor final de sólidos totais, da eficiência do processo de secagem e do consumo específico de energia. No Capítulo IV, foi implementado um modelo de simulação para o processo de secagem do lodo biológico como o objetivo de prever a temperatura e a distribuição de umidade dentro do lodo, utilizando o programa de simulação COMSOL Multiphysics© v5.2. Os resultados mostraram que a adição de cavaco de madeira e casca de eucalipto melhorou as características fisicas e termoquímicas do lodo. O sistema de secagem mostrou-se bastante promissor quando material estruturante foi adicionado ao lodo. A mistura de lodo com 25% de casca de eucalipto apresentou os melhores resultados de taxa de secagem, aumentando o teor de sólidos totais de 31 para 72%, em um intervalo de secagem de 5 horas. O modelo de simulação pode ser considerado uma ferramenta importante para otimizar o processo de secagem e desenvolver melhores estratégias para o controle do sistema. Pode-se concluir que os resultados obtidos representam uma importante etapa no desenvolvimento de métodos de secagem capazes de utilizar energias secundárias (gases liberados pelas caldeiras), potencialmente disponíveis em ambientes industriais. Pode-se também concluir que a combustão de misturas de lodo biológico proporciona uma ótima opção para a eliminação e utilização de uma fonte de resíduos renováveis, tais como o lodo industrial. / This research proposes and investigates a drying system using hot gases from a direct coal-furnace as the energy source for biosludge drying, in order to transform it into a fuel for biomass boilers. The materials used were biosludge from a paper mill, and eucalyptus chips and bark as bulking agents. Two different proportions (15% and 25%) were applied. The thesis was divided into four chapters: Chapter I is a paper review that investigated the use of thermal sludge drying technologies for energy purposes. In Chapter II, the characteristics and thermal behavior of the materials and their mixtures were determined. In Chapter III, the drying system was evaluated according to its moisture reduction capacity, final total solids content, drying process efficiency and specific energy consumption. In Chapter IV, a simulation model for the biosludge drying process was implemented to predict the temperature and moisture distribution inside the biosludge, using the COMSOL Multiphysics® simulation program v5.2. The results showed that the addition of either eucalyptus chips or bark improved the biosludge physical and thermochemical characteristics. The proposed drying system was a promising technique when a bulking agent was added to the biosludge. The mixture of biosludge with 25% eucalyptus bark achieved the best drying results, increasing the total solids content from 31 to 72%, over a 5 hour drying interval. The simulation model was found to be an important tool to optimize the drying process and develop better strategies for the control of the system. It can be concluded that the results obtained are a significant step in the development of drying methods capable of using secondary energy (gases released from boilers), potentially available in industrial environments. The combustion of biosludge mixtures may provide an attractive option for the disposal and utilization of a renewable waste source such as industrial sludge.

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2018-04-04T12:48:44Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1303287 bytes, checksum: e8a9a2b7173b6a57ce759f1ce8476c33 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-04T12:48:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1303287 bytes, checksum: e8a9a2b7173b6a57ce759f1ce8476c33 (MD5) Previous issue date: 2003-12-19 / Um sistema de aquecimento de ar, com opção para aquecimento direto e indireto, foi projetado, construído e avaliado para uso em secadores de grãos, na desidratação de produtos que queiram ar “puro” ou até no aquecimento de ambientes. Para avaliar a fornalha no aquecimento direto do ar, na vazão de 82,81 m 3 min -1 , foram testados dois combustíveis: lenha e uma combinação desta com moinha de carvão; a avaliação foi feita em função da temperatura do ar aquecido e do efeito das oscilações ambientais sobre o consumo e o desempenho da fornalha. No teste em que se utilizou somente lenha, o consumo médio de lenha para uma temperatura média do ar de secagem de 61 °C , comum na maioria dos secadores utilizados no meio rural, foi de 12 kg h -1 . O consumo médio utilizando lenha com moinha de carvão para uma temperatura média do ar de secagem de 62 °C variou de 7 a 10 kg h -1 de moinha de carvão, e o consumo médio de lenha foi de 3 kg h -1 . A eficiência do sistema utilizando somente lenha foi de 86,5%. Ao se utilizar lenha juntamente com a moinha de carvão, a eficiência do sistema variou de 70 a 78%. A fornalha apresentou as seguintes características: manutenção da temperatura do ar aquecido e facilidade na manutenção, alimentação e controle da combustão. No aquecimento indireto do ar, utilizou-se somente lenha e uma combinação desta com palha de café. Utilizando lenha, para uma temperatura média do ar aquecido de 53 °C, o consumo médio foi de 14 kg h -1 ; no segundo teste, para uma temperatura média do ar aquecido de 61 °C, o consumo médio foi de 16 kg h -1 . Usando lenha juntamente com a palha de café, para uma temperatura média do ar aquecido de 46 °C, o consumo foi de 6 kg h -1 de palha de café e 5 kg h -1 de lenha; no segundo teste, em que a temperatura média do ar de secagem foi de 55 °C, o consumo foi de 7 kg h -1 de palha de café e 8 kg h -1 de lenha. A eficiência do sistema utilizando somente lenha variou de 63 a 67%. Ao se usar lenha juntamente com a palha de café, a eficiência do sistema variou de 60 a 66%. Apesar das perdas inerentes ao sistema, a eficiência obtida foi considerada satisfatória, apresentando-se superior às citadas para as fornalhas de fogo indireto. / A air heating system with diret and indirect air heating options was project, construction and evaluatesfor use in grains dryers, dehydratition of fruits, and vegetables which request “pure” drying air and environment heating. To evaluate the furnace with direct air heating option, whit airflow of 82,81 m 3 min -1 , were tested two fuels, firewood and combination the firewood with charcoal, evaluated this was in function of air heating temperature and effect the oscillations environmental about consumption and of the furnace thermal efficiency. The test used firewood alone the middle consumption for middle air heater temperature of 61 °C, was the 12 kg h -1 . The test used firewood with charcoal the middle consumption for middle air heater temperature of 62 °C of Charcoal and the middle consumption the firewood was the 3 kg h -1 . The furnace thermal efficiency used firewood alone was 86.5 % . Used firewood with charcoal the furnace thermal efficiency varied between 70 a 78 %. The furnace thermal presented the following characteristics : maintenance of air heater temperature, maintenancefuel feeding and combustion control. For the indirect air heating, used firewood alone and firewood with coffee husk. The test used firewood alone, for middle air heater temperature the 53°C, middle consumption was 14 kg h -1 . The second test, for middle air heater temperature the 61 °C, the middle consumption was 16 kg h -1 . Using firewood with coffee husk , for middle air heater temperature the 46 °C, the consumption was 6 kg h -1 of coffee husk and 5 kg h -1 de firewood, the second test , for middle air heater temperature the 55 °C, the consumption was 7kgh -1 of coffee husk and 8 kg h -1 de firewood. . The furnace thermal efficiency used firewood alone varied betweem 63 a 67 %. Used firewood with coffee husk the furnace thermal efficiency varied between 60 a 66 %. In nspite of the prejudic inherent of the system, the thermal efficiency was considerate satisfactory presented superior the citeds for indirect furnace fuel.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-09T15:18:29Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 702493 bytes, checksum: de6c427663f60bda9105ee4bb77741e6 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-09T15:18:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 702493 bytes, checksum: de6c427663f60bda9105ee4bb77741e6 (MD5) Previous issue date: 2002-07-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o objetivo de avaliar as modificações técnicas e operacionais em um secador rotativo horizontal foram conduzidos seis testes de secagem divididos em dois tratamentos, com três testes cada. A temperatura do ar de secagem foi controlada em 60 °C. Os teores de água iniciais do produto foram diferentes em cada teste realizado. Foram utilizados dois secadores rotativos, sendo um comercial e o outro modificado. Utilizou-se como produto o café (Coffea arabica L.) cereja lavado (tratamento 1) e cereja lavado com meia seca (tratamento 2). Como testemunha fez-se, no terreiro, ao sol, uma secagem para cada ensaio até que o café atingisse o teor de água final igual a 11 – 12 % b.u., visando a comparação de qualidade do produto. Para a avaliação da eficiência energética de secagem dos sistemas, determinaram-se o consumo de combustível e o consumo de energia elétrica. Com base nos resultados obtidos, foi possível observar menor consumo especifico de energia no secador rotativo com as modificações propostas, em todos os testes. Um menor consumo de energia elétrica também foi observado no secador rotativo modificado. A qualidade do produto final foi a mesma nos dois secadores. Não houve diferença entre os tempos de secagem nos dois secadores testados. / With the objective of evaluating the technical and operational modifications in a horizontal rotative dryer six drying tests were led divided in two treatments, with three tests each. The temperature of the drying air was controlled in 60 °C. The tenors of water initial of the product were different in each accomplished test. Two rotative dryers were used, being a commercial and the another modified. It was used as product the coffee (Coffea arabica L.) cherry washed (treatment 1) and cherry washed with stocking it evaporates (treatment 2). As witness was made, in the yard, in the sun, a drying for each rehearsal until that the coffee reached the tenor of final water same to 11 - 12% b.u., seeking the comparison of quality of the product. For the evaluation of the energy efficiency of drying of the systems, they were determined the consumption of fuel and the electric power consumption. With base in the obtained results, it was possible to observe smaller consumption specify of energy in the rotative dryer with the proposed modifications, in all the tests. A smaller electric power consumption was also observed in the modified rotative dryer. The quality of the final product was the same in the two dryers. There was not difference among the times of drying in the two tested dryers. / Dissertação importada do Alexandria

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-12-15T16:48:05Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1385466 bytes, checksum: 9827e3ecc0f0f6cd0bef74f7c07ab9ed (MD5) / Made available in DSpace on 2017-12-15T16:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1385466 bytes, checksum: 9827e3ecc0f0f6cd0bef74f7c07ab9ed (MD5) Previous issue date: 2017-04-27 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O Brasil é o maior produtor e consumidor mundial de carvão vegetal, sendo este utilizado em grande parte pelo setor industrial brasileiro, principalmente pelo segmento siderúrgico. A utilização do carvão vegetal nesse segmento ainda é baixa, em torno de 1⁄4, apesar de ter grandes benefícios ambientais quando comparado com o carvão mineral. No entanto, os benefícios ambientais passaram a ser questionados pelas emissões de metano e outros poluentes durante o processo de produção do carvão vegetal. Logo, rotas para minimizar esses impactos estão sendo desenvolvidas, a qual destaca-se a combustão dos gases poluentes por meio de fornalhas acopladas aos fornos, reduzindo as emissões a dióxido de carbono e água. Nesse sentido, o objetivo principal desse trabalho foi desenvolver e avaliar o desempenho de uma fornalha de alvenaria para combustão dos gases da carbonização da madeira visando a redução das emissões atmosféricas na produção de carvão vegetal. Como objetivos específicos, obter os parâmetros de funcionamento da fornalha; quantificar a redução de emissões de gases poluentes durante sua queima na fornalha, por meio de um analisador de gases; e avaliar o efeito da classe de diâmetro da madeira no tempo de carbonização e na qualidade do carvão vegetal. Para isso, foi construído um sistema forno-fornalha e para as carbonizações utilizou-se madeira de Eucalyptus sp., em duas classes de diâmetro, de 7 -12 e de 13 - 18 cm, sendo realizadas três carbonizações para cada classe. Verificou-se que o tempo de queima dos gases nas carbonizações utilizando toras de 7-12 cm de diâmetro foi de 41,79% do tempo total do processo. Para as toras de maior diâmetro esse tempo foi de 34,73%. Já o consumo total de combustível auxiliar foi de aproximadamente 43,27 kg para as carbonizações das toras de menor diâmetro e de 55,56 kg para as toras de diâmetro maior. Devido a combustão dos gases da carbonização ao longo da fase exotérmica, foi observado redução das concentrações de CO e CH 4 na chaminé da fornalha de 66,5 e 70%, respectivamente, resultando na redução de 76,45 kg de CO 2 e por tonelada de carvão produzido. As carbonizações realizadas com madeiras de menor classe de diâmetro reduziram 14,86% do tempo em relação à classe de maior diâmetro e tiveram rendimento gravimétrico médio em carvão vegetal superior; apesar do menor enfornamento em madeira (4,45%). Conclui-se que a fornalha teve bom desempenho para a combustão dos gases da carbonização, independentemente da classe de diâmetro avaliada. A redução desses gases por meio de sua queima em fornalhas representa importante contribuição na mitigação de gases de efeito estufa, além de melhorar consideravelmente as condições de trabalho numa praça de carbonização. / Brazil is the world's largest producer and consumer of charcoal, which is used in large part by the Brazilian industrial sector, mainly by the steel segment. The use of charcoal in this segment is still low, around 1⁄4, despite having great environmental benefits when compared to coal. However, the environmental benefits have come to be questioned by emissions of methane and other pollutants during the charcoal production process. Therefore, routes to minimize these impacts are being developed, which highlights the combustion of the polluting gases through furnaces coupled to the furnaces, reducing them to emissions to carbon dioxide and water. In this sense, the main objective of this work was to develop and evaluate the performance of a masonry furnace for the combustion of wood carbonization gases in order to reduce atmospheric emissions in the production of charcoal. And as specific objectives, obtain the parameters of operation of the furnace; Quantify the reduction of emissions of pollutant gases during its burning in the furnace by means of a gas analyzer; And to evaluate the effect of the diameter class of the wood on the carbonization time and on the quality of the charcoal. A Kiln-furnace system was constructed for this purpose, and for the carbonisations, Eucalyptus sp. Wood was used in two diameter classes, 7-12 and 13-18 cm, with three carbonations for each class. It was found that the time of burning of the gases in the carbonizations using logs of 7-12 cm in diameter was 41.79% of the total time of the process. For logs with the largest diameter this time was 34.73%. The total auxiliary fuel consumption was approximately 43.27 kg for the smaller diameter logs and 55.56 kg for the larger diameter logs. Due to combustion of the carbonization gases along the exothermic phase, a CO and CH4 reduction in the furnace stack of 66.5 and 70% respectively was observed; Resulting in the reduction of 76.45 kg of CO2e per ton of coal produced. The carbonisations carried out with wood of smaller diameter class reduced 14.86% of the time in relation to the class of larger diameter; And had an average gravimetric yield of higher charcoal; However they had a smaller wooden stake at 4.45%. It was concluded that the furnace had a good performance for the combustion of the carbonization gases, regardless of the diameter class evaluated. The reduction of these gases by burning them in furnaces represents an important contribution to the mitigation of greenhouse gases, as well as considerably improving working conditions.