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Dissertação

{pt_PT=Simulation of a 3D wall jet cooling of a glass plate oven partition} {} EVALUATED

Detalhes: {pt=O processo de revestimento de chapas tem um papel importante na indústria. A evaporação do solvente ocorre convecionalmente em fornos por convecção. Neste trabalho, a energia radiativa é usada para aumento da eficiência e para redução da pegada de carbono. O calor radiativo é providenciado por câmaras de combustão e a configuração do sistema considera um vidro dentro do forno para evitar a ignição do solvente. O trabalho é baseado no controlo térmico do vidro para garantir a segurança da operação. O arrefecimento do vidro por meio de jatos planos de parede permite remover calor a esse meio. Diferentes modelos de turbulência são estudados numericamente em jatos de parede e comparados com correlações disponíveis de transferência de calor para selecção dos mais adequados. Correlações de transferência de calor dos jactos frios são obtidas numericamente para diferentes estratégias de arrefecimento. O modelo unidimensional (1D) de condução-radiação do vidro é desenvolvido com o método das ordenadas discretas para previsão térmica do meio. O modelo 1D tem em conta correlações obtidas e permite uma análise a diferentes condições de arrefecimento (temperatura, velocidade, ângulo, esquema e outros). Uma optimização energética baseada num método determinístico oferece as condições ótimas de arrefecimento ao utilizador, respeitando os requerimentos de segurança (máxima temperatura do vidro e gradiente térmico). Por fim, simulações numéricas tridimensionais do forno inteiro são efectuadas para incluir os efeitos que não são considerados no modelo unidimensional e assim providenciar também uma verificação do modelo desenvolvido., en=The coil coating process plays a very relevant role in industry. The conventional process uses convective heat to evaporate the solvent. Instead, in this work radiative heat transfer is used to increase the process efficiency and reduce the carbon footprint. However, the radiative heat was provided by radiative burners and the configuration of the system considered uses a glass plate to avoid ignition of the solvent in the oven. This work is based on the thermal control of the window glass, which aims to guarantee the safety of the operation. Window cooling by cold wall jets allows to remove heat from the medium. Different turbulence models are used in the numerical calculation of wall jets and are compared against available heat transfer correlations to select the most accurate one. Heat transfer correlations for the cold wall jets are numerically obtained for different cooling schemes. The one-dimensional (1D) conduction-radiation model with discrete ordinates method is developed to predict the thermal behaviour of the window. The 1D model was developed for fast process characterization, accounts with the heat transfer correlations and provides an analysis of different cooling parameters (temperature, velocity, angle, scheme and others). An optimization method provides the optimal cooling conditions to respect the safety requirements (maximum window temperature and thermal gradient). Finally, the 3D numerical simulations of the full curing furnace are performed including detailed effects which were not considered on the development of the 1D model.}
Keywords: {pt=arrefecimento de vidros, jactos de parede, radiação-condução, simulações numéricas, optimização energética, en=glass plate cooling, wall jets, radiation-conduction, numerical simulation, energy optimization}

Discussão: junho 15, 2021, 11:0