Post on 19-Mar-2020
“Uniformidad de temperatura en hornos intermitentes con
líneas de fuego”
Karlo Mariella González Alberto Cantú Pérez
Definición del problema • Cómo mejorar la uniformidad de la tempe-
ratura en hornos intermitentes. • Definir una posición de las líneas de fuego
donde los quemadores favorezcan la uniformidad.
Geometría/Modelos usados • Simulación con 10 quemadores
• 8 North American 4441-5 • 2 North American 4441-3
• Distribución de quemadores
• Pared frontal: 5 • Pared posterior: 5
• Modelos usados:
• RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes)
• Continuidad • Momentum • Energía
• Radiación • P1
• Especies
Salida
Pared frontal
Pared posterior
Piezas y Materiales • Paredes: Fibra • Carro: Cordierita • Tanques y excusados: Porcelana
¡KEEP IT SIMPLE!... BUT REAL
Mallado de la geometría
• Número de elementos • 7.8 x 106
• Ortogonalidad • Mínima: 0.0014 • Promedio: 0.821
• La ortogonalidad mínima se
recomienda ser mayor a 0.1 • Se puede omitir esta
recomendación cuando hay un promedio alto
Mallado del carro
Condiciones frontera
• Salida • Presiónm: 0 atm • Intensidad turbulenta: 7% • Diám. hidráulico: 0.59 m • Temp. de flujo reversa: 1473 K • Emisividad interna: 0.4
• Líneas de fuego:
• Flujo másico: 0.012953 kg/s • Intensidad turbulenta: 20% • Diam. hidráulico: 0.0351 m • Temperatura: 1612 K
• Paredes • No deslizamiento • Temp. de corriente libre: 300 K • Temp. de radiación: 300 K • Emisividad externa: 0.09 • Emisividad interna: 0.4 • Coef. convección: 4 (W/m2 K)
• Under-Burners:
• Flujo másico: 0.01884 kg/s • Intensidad turbulenta: 20% • Diam. hidráulico: 0.0541 m • Temperatura: 1612 K
Análisis de resultados • Contornos de temperatura en los diferentes
planos de estudio (paralelos o perpendiculares a la salida de gases).
• Se grafican líneas de flujo saliendo de diferentes planos para observar la trayectoria de los gases de combustión.
Planos Perpendiculares
Plano Quemadores
Plano Carro
Plano Medio
Planos Paralelos
Plano Sección 1
Plano Sección 2
Plano Sección 3
Plano Sección 4
Simulaciones • Debe de haber dos
quemadores por cada nivel de carro.
• Simulación quemadores parte superior (1111)
• Simulación quemadores parte inferior (0000)
Temperatura Plano-Quemadores
A B “El Under-Buerner mantiene uniformidad de temperaturas sin importar la posición de quemadores A” “En la simulación B, la baja uniformidad más cerca de las piezas”
Temperatura Simulación 1111
Plano Quemadores Plano Carro “Conforme uno se aleja de los quemadores las zonas de baja uniformidad reducen” “Revisar el espacio necesario para esquivar zona de baja uniformidad”
Temperatura Planos Paralelos
1111 0000
“Se debe de tomar la simulación 0000 pues es la que menos uniformidad posee”
Temperatura Simulación 0000
Plano Sección 1
“La zona de baja uniformidad termina a la altura de los postes” “Para evitar zona de baja uniformidad: colocar las piezas detrás de los postes o incrementar separación entre carros”
Temperatura Planos Medios
1111 0000
“Ambas simulaciones tienen 4 gamas de colores cerca de las piezas, uniformidades similares” “El experimento 0000 tienen una mayor temperatura en su zona media”
Otras simulaciones - Temperatura
0101 1010
“El patrón de flujo generado por los quemadores afecta a la uniformidad de temperatura”
Líneas de corriente
0101 1010
1111 0000 No hay interacción entre flujos Recirculaciones pequeñas
Hay interacción entre flujos Recirculaciones grandes
Conclusiones • Definir la separación entre carros/posición de
piezas para asegurar la uniformidad. • Quemadores “A” no afectan tanto la uniformidad
por la presencia de los under-burners. • La temperatura promedio del horno incrementa
con mayor tiempo de residencia (0000). • Para mejorar la uniformidad no debe haber
interacción entre flujos y las zonas de recirculación deben ser pequeñas.
¡Gracias por su atención!
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