Modelagem de fornos com aquecedores de filamento para aquecimento uniforme utilizando o software fluent

Abstract

Fornos são empregados na transformação de materiais e, na indústria metal mecânica são utilizados principalmente em processos de tratamento térmico, fornecendo ao material as propriedades desejadas. Este trabalho faz uso de análise computacional, através do software comercial ANSYS Fluent 14.0, para simular diversas geometrias e posições de filamentos aquecedores na parede superior de um forno tratado como cavidade radiante com superfícies cinzas e difusas, visando a uniformidade do fluxo de calor radiante na superfície inferior, chamada de superfície de projeto. O objetivo é validar a metodologia, proposta por Lemos, 2015, no qual fez uso de análise inversa e emprego de algoritmo GEO para encontrar a geometria e posição de filamentos aquecedores que fornecem fluxo de calor uniforme na superfície de projeto. Os resultados obtidos foram satisfatórios, mostrando uma diminuição de 92,5% entre o desvio máximo da solução de um filamento com geometria intuitiva e outro obtido através da metodologia proposta.

Furnaces are used to process various types of materials and in the mechanical industry are mainly used in the heat treatment process, giving the material the desired properties. This work uses computer analysis applying the commercial software ANSYS Fluent 14.0 to simulate various geometries and positions of the heater filament in the top wall of an furnace treated as radiant cavity with diffuse-gray surfaces, in order to obtain uniform radiant heat flux at the lower surface , called design surface. The objective is validate the methodology proposed by Lemos, 2015, which made use of inverse analysis and use GEO algorithm to find the geometry and position of the heater filaments that provide uniform heat flux on design surface. The results obtained were satisfactory, showing a decrease of 92.5% between the maximum deviation of the solution of a filament with an intuitive geometry and the one obtained by the proposed method.