ANÁLISE DE DOIS MEIOS POROSOS COM MATERIAIS DISTINTOS EM UM QUEIMADOR POROSO RADIANTE

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ANÁLISE DE DOIS MEIOS POROSOS COM MATERIAIS DISTINTOS EM UM QUEIMADOR POROSO RADIANTE.

Matheus Magalhães Paiva¹* 1510604/2 (IC)

João Batista Furlan Duarte (PO)³, Levy Galas Jacob 1220915/X (IC)¹, José Roberto Laborda da Silva 1420630/2 (IC)², Odécio Ximenes Aguiar 1424258/9 (IC)², Felipe Sombra de Sousa 1710283/4 (IC)², Kayo Christie de Sousa Nunes Guerreiro 1423825/5 (IC)², Edson Augusto Soares Lopes 1820079/1 (IC)¹, Matheus Magalhães Paiva 1510604/2 (IC)*¹, Guilherme Soares Lisboa 1520937/2 (IC)²

Palavras-chave:Queimador. Poroso. Radiante. Aluminas. Brita

Resumo

Os queimadores porosos são conhecidos pela sua alta eficiência e baixas emissões de gases poluentes. Estes queimadores têm aplicação em diversos processos tais como secagem de papel e madeira, cura de plásticos e revestimentos, cocção de alimentos e aquecimento de ambientes. O presente trabalho tem como objetivo a comparação térmica e entre os resultados finais encontrados em dois meios porosos diferentes, sendo um deles com dois materiais diferentes. Onde a configuração porosa é disposta de um queimador de 30 cm completo inteiramente de esferas de aluminas de 1/2“, e o segundo meio poroso é disposto de um queimador de 30 cm com 1/3 do mesmo com Brita 3, e os demais 2/3 de esferas de alumina de 1/2“. Foram utilizados 3 termopares tipo K distribuídos em três partes do queimador, sendo o topo, o meio e a base.

Introdução

O aquecimento por radiação térmica tem sido amplamente utilizado em processos industriais, como secagem de papel, processamento de vidro, tratamento de revestimento, aquecimento de ambientes e preparo de alimentos (CATAPAN, 2005).

A principal diferença entre a combustão em meios porosos em um sistema convencional é a maior eficiência na transferência de calor dos produtos da reação da combustão para a mistura

não queimada. Em um sistema convencional, a convecção é o modo dominante de transferência

de calor. Por outro lado, em queimadores porosos, a transferência de calor por condução e

radiação também são significantes (MUJEBEBU et al., 2009). Transferências de calor podem

ocorrer de 3 formas básic as que são: Condução, Convecção e por Radiação Térmica.

Queimadores porosos são construídos a partir de uma estrutura porosa metálica ou cerâmica onde a reação de combustão ocorre. A inserção desta estrutura de alta condutividade faz com que a mistura gás e ar seja pré-aquecida antes da zona de reação, promovendo um aumento na taxa de reação química, aumento da temperatura máxima na zona de reação, que pode chegar a valores acima da temperatura adiabática de chama e menor emissão de poluentes (Howell, 1996)

A presença do meio poroso na região de reação leva a um aumento da eficiência de combustão, fazendo com que o queimador alcance maiores temperaturas, maior velocidade de chama, menor emissão de poluentes e que possibilite a queima de combustíveis de baixo poder calorífico ou de misturas pobres em combustível. A estrutura porosa também influencia o desempenho do queimador devido à grande quantidade de calor emitido sob forma de radiação térmica pelo sólido a alta temperatura (Pereira, 2002).

        O objetivo deste trabalho é comparar a eficiência térmica de dois meios porosos de dois materiais distintos em um queimador, a fim de se observar o resultado para que possa ser utilizado futuramente.

Metodologia

O experimento foi realizado usando dados das temperaturas capturadas pelos termopares tipo K e dados da vazão de ar e GLP. O termopar do tipo K foi utilizado pois o mesmo tem alta estabilidade e pode ser usado para temperaturas de até 1360 ºC, além também de ser considerado que o mesmo possui um baixo custo. Junto aos termopares foi-se utilizado multímetros para a visualização da temperatura adquirida no processo. O queimador foi recoberto com um isolamento do tipo de lã cerâmica a fim de melhorar a quantidade máxima de calor que o sistema conseguiria adquirir. No processo foram utilizados esferas de aluminas de 1/2“, que possui porosidade de 54% e rochas de tamanhos variados entre 25mm e 50mm, como no caso da Brita 3, que foi a utilizada no processo.

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Figura 1: Queimador Poroso Radiante.

Fonte: Autor, 2019.

        Foi feito um comparativo entre dois meios porosos, onde no primeiro meio o queimador de 30 cm se encontra completamente preenchido com esferas de aluminas de 1/2“ como pode ser observado na figura 2. Já o segundo meio poroso, 1/3 do queimador foi preenchido com brita 3, enquanto os outros 2/3 com esferas de aluminas de 1/2“, como se observa na figura 3. Os termopares do tipo K foram dispostos afim de que se pudesse analisar as temperaturas embaixo, em cima e no meio do queimador.