Análise térmica de um secador de madeira operado através da queima de biomassa

Abstract

Este trabalho apresenta a análise térmica de um secador de madeiras industrial, com trocador de calor de tubos concêntricos. Em parte desta análise dados experimentais foram levantados em um secador industrial em operação. Também foi feita uma simulação numérica com dois modelos usando o método dos volumes finitos, software Ansys CFX 14.0, um para o ambiente interno do secador e outro para o trocador de calor, pois se trata de aquecimento indireto. A análise experimental apresentou temperaturas de operação abaixo das recomendadas na literatura. Também se observou uma queima de biomassa com elevado excesso de ar e grandes perdas de energia pelos gases na chaminé e pelas paredes externas. Os resultados da análise em CFD, como os campos de velocidade, temperaturas, trocas térmicas e perdas de calor são apresentados e discutidos para os dois modelos. Os resultados das medições foram comparados aos resultados da simulação, mostrando a adequação dos modelos numéricos. Descrevendo o funcionamento de um secador de madeiras industrial e de um trocador de calor de tubos concêntricos, o método aplicado neste trabalho pode ser empregado na simulação de equipamentos similares, permitindo analisar alternativas com o objetivo de aprimorar os respectivos desempenhos.

Abstract : This work presents the thermal analysis of an industrial wood-drying kiln comprising a concentric tube heat exchanger. Experimental data was partially achieved from an operating wood-drying kiln. Furthermore, a numerical simulation was performed according to two models based on the finite volume method (software Ansys CFX 14): one model for the wood-drying kiln interior and another for the heat exchanger, as indirect heating is concerned. The experimental analysis indicated operating temperatures lower than those recommended by the specific literature. A biomass burning with high air excess and considerable energy losses through the gases in the chimney and through external walls was also observed. The outcomes from the CFD analysis, such as velocity profiles, temperatures, heat transfer and heat loss are provided and discussed for both models. The experimental results properly correlate with the data obtained by simulation, which validate the adequacy of the chosen models. With the aim to describe the behavior of a wood-drying kiln and a concentric tub heat exchanger. The numerical method enables to analyse different alternatives to improve equipment performance. By depicting the operating parameters of a wood-drying kiln and a concentric tube heat exchanger, the method here applied may be applied in the simulation of similar equipment, allowing for the evaluation of alternatives with the aims of improving the referred performances.