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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35350| Título: | Projeto e simulação operacional do circuito evaporador de uma caldeira piloto de leito fluidizado circulante |
| Título(s) alternativo(s): | Design and operating simulation of the evaporation loop of a benchscale circulating fluidized bed boiler |
| Autor(es): | Hilgemberg, Gelson Ricardo |
| Orientador(es): | Behainne, Jhon Jairo Ramirez |
| Palavras-chave: | Caldeiras a vapor Desenvolvimento ágil de software Evaporação Steam-boilers Agile software development Evaporation |
| Data do documento: | 9-Nov-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Ponta Grossa |
| Citação: | HILGEMBERG, Gelson Ricardo. Projeto e simulação operacional do circuito evaporador de uma caldeira piloto de leito fluidizado circulante. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2022. |
| Resumo: | As caldeiras de leito fluidizado circulante (LFC) são equipamentos que usam tecnologia moderna para produzir vapor com alta eficiência térmica e baixo impacto ambiental, principalmente, quando operadas com combustíveis fósseis. O amplo conhecimento que se tem sobre estes sistemas em escala comercial contrasta com a escassa informação disponível sobre o dimensionamento e a simulação operacional do circuito evaporador da água acoplado em caldeiras de pequeno porte, que podem servir para reduzir riscos e custos como modelos experimentais em pesquisas. Nesse sentido, este trabalho propõe um procedimento para o projeto e a obtenção de estimativas operacionais de um circuito evaporador de uma caldeira de LFC construída em escala de laboratório. O circuito foi dimensionado para atender demandas de vapor usando apenas o efeito da circulação natural a partir de condições previamente estabelecidas do escoamento gássólido no interior da fornalha. Com a geometria definida, simulações matemáticas foram realizadas para estimar o comportamento operacional do circuito evaporador quando submetido a diferentes condições de funcionamento. Os resultados obtidos dessas simulações mostraram como as vazões mássicas da água que ingressa no tubo do downcomer e do vapor gerado na passagem pelo evaporador, o título da mistura líquido-vapor, a razão de circulação do circuito evaporador, e a velocidade do escoamento do fluido, são afetados pela pressão, o comprimento do tubo downcomer e a taxa de transferência de calor recebida pelo evaporador. O algoritmo do modelo matemático foi implementado no software Engineering Equation Solver (EES®) para a resolução das equações e a obtenção das propriedades do fluido de trabalho. A validação do modelo matemático, realizada sob condições operacionais de escala comercial, indicou que o comportamento da velocidade e do título da mistura líquidovapor na saída do evaporador são coerentes com dados apresentados na literatura. No entanto, enfatiza-se na importância da realização de experimentos para verificar a adequação do modelo em sistemas de pequena escala. |
| Abstract: | Circulating fluidized bed boilers (CFB) are systems that use modern technology to produce steam with high thermal efficiency and low environmental impact, especially when employing renewable fuels. The extensive knowledge related to these systems on a commercial scale contrast with the scarce information available on the design and operating simulation of the water´s evaporator loop coupled to small boilers, which can be used to reduce risks and costs in experimental research. In this sense, this work proposes a procedure for designing and obtaining operational estimates of na evaporator loop coupled to a laboratoryscale CFB boiler. This loop was designed to meet steam flow demands using only the effect of natural circulation produced from previously established conditions of gassolid flow inside the furnace. After defining the loop´s geometry, mathematical simulations were performed to estimate the operational behavior of the evaporator loop under different conditions. Results obtained from these simulations showed how the mass flow rates of the water entering the downcomer tube and the steam generated in the passage through the evaporator, the quality of the liquidvapor mixture, the circulation rate of the evaporator loop, and the velocity of the fluid are affected by the pressure, the length of the downcomer tube, and the rate of heat transfer received by the evaporator. The mathematical model algorithm was implemented in the Engineering Equation Solver (EES®) software to solve the equations and obtain the working fluid properties. The validation of the mathematical model, carried out under commercial scale conditions, indicated that the velocity and the quality of the liquidvapor mixture at the evaporator outlet follow the same behavior found in the literature. However, is also emphasized about the importance of carrying out experiments to verify the suitability of the model in smallscale CFB boilers. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35350 |
| Aparece nas coleções: | PG - Engenharia Mecânica |
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