Avaliação fluidodinâmica do escoamento interno em queimadores de gases residuais da formação do carvão vegetal por CFD

Computational Analysis of Fluid Dynamic Behavior and Optimization of a Burner for Waste Gases from Wood Carbonization

Meyer, João Victor; Stanzani, Ricardo Broetto; Nieiro, Pedro Henrique; Costa, João Victor Melo; Martins, Ramon Silva; Martins, Marcio Ferreira; Faria, Leonardo da Costa de; Sartim, Rafael

Artigo:

"presente estudo objetiva investigar o escoamento em um queimador de gases residuais provenientesda carbonização da madeira. Esse processo, conduzido sob restrição de oxigênio em grandes fornos,decompõe componentes orgânicos e libera compostos voláteis, gerando carvão vegetal e subprodutos. Aanálise apoia-se em modelos computacionais desenvolvidos no Ansys Fluent, os quais permitemvisualizar de forma detalhada os campos de pressão e velocidade ao longo do domínio de simulação.Destacam-se a modelagem tridimensional do queimador, a definição rigorosa de sua geometria e averificação de independência de malha, bem como o pós-processamento das simulações sob distintascondições operacionais. Considera-se, ainda, que o escoamento é impulsionado pelo empuxo térmicoresultante da variação de densidade do fluido causada pelas diferenças de temperatura durante acombustão. O enfoque recai sobre os parâmetros que influenciam a eficiência da combustão e a reduçãode emissões, visando ao desenvolvimento de um queimador mais eficiente e ambientalmente sustentável.Ademais, evidenciam-se a necessidade de malha refinada para capturar com precisão fenômenos debaixa velocidade, uma vez que o sistema opera sem auxílio de ventiladores."

"The present study aims to investigate the flow behavior within a burner supplied by residual gases fromwood carbonization. This process, conducted under oxygen-restricted conditions in large furnaces,decomposes organic constituents and releases volatile compounds, yielding charcoal and useful byproducts.The analysis is grounded in computational models implemented in Ansys Fluent, which enabledetailed visualization of pressure and velocity fields throughout the simulation domain. Emphasis is placedon the three-dimensional modeling of the burner, the precise definition of its geometry, and the meshindependenceverification, as well as on post-processing the simulations under various operationalconditions. It is further considered that the flow is driven by thermal buoyancy resulting from fluid densityvariations induced by temperature differences during gas combustion. The focus lies on the parametersinfluencing combustion efficiency and emissions reduction, with the objective of developing a moreefficient and environmentally sustainable burner. Moreover, the results underscore the necessity of arefined mesh to accurately capture low-velocity phenomena, given that the system operates without fanassistance."

Palavras-chave: - -

DOI: 10.5151/xvecfa-2025036

Referências bibliográficas

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Como citar:

Meyer, João Victor; Stanzani, Ricardo Broetto; Nieiro, Pedro Henrique; Costa, João Victor Melo; Martins, Ramon Silva; Martins, Marcio Ferreira; Faria, Leonardo da Costa de; Sartim, Rafael; "Avaliação fluidodinâmica do escoamento interno em queimadores de gases residuais da formação do carvão vegetal por CFD", p-198-205. In: Anais do XV Encontro Científico de Física Aplicada. São Paulo: Blucher, 2025.
ISSN 23582359, DOI 10.5151/xvecfa-2025036