Theoretical/experimental study of a furnace with natural gas for the ceramic industry.

A secagem das peças cerâmicas é uma das operações mais importantes no processo de fabricação. A secagem artificial utiliza estufas aquecidas artificialmente através do uso de queimadores, ou aproveitando ar quente de forno em fase de resfriamento. No ambiente de secagem, a temperatura, umidade relativa e velocidade do ar são parâmetros importantes, que podem gerar fortes tensões internas no material, provocando encolhimento não-uniforme e transporte excessivo de massa, gerando deformações e trincas no produto, comprometendo a qualidade do produto final, com desperdício de energia. Diante do exposto, este trabalho propõe a construção, experimentação e análise de um forno/secador operando 100% com gás natural. Fez-se experimentos com o sistema térmico e desenvolveu-se uma modelagem matemática para descrever energética e exergeticamente o forno-secador, baseando-se nos conceitos da Termodinâmica Clássica. Resultados da temperatura no interior, parede e exterior do forno/secador em diversas posições e ao longo do tempo, eficiências energética e exergética, e perda de calor do forno/secador para a vizinhança são apresentados e analisados. Concluiu-se que o forno/secador apresentou rendimento térmico, aproximadamente de 65%, eficiência exergética variando de 40 a 70%, temperatura máxima de 941,6 °C (sem isolamento térmico) no seu interior e redução de poluentes dos gases de combustão do gás natural.Drying of ceramic is one of the most important operations in the manufacturing process. The artificial drying using heated artificially through the use of burners, or by using hot air of kiln under cooling. In the drying environment, temperature, relative humidity and air velocity are important parameters, which can generate strong internal stresses in the material, causing non-uniform shrinkage and excessive transport of mass, causing deformations and cracks in the product, that can affect the quality the final product and with loss of energy. Therefore, this work proposes the construction, testing and it was analysis of a kiln operating with 100% natural gas. There was experimenting with the thermal system and developed a mathematical model to describe the kiln under NiewPoint energetic and exergetic, based on the concepts of Classical Thermodynamics. Results of the temperature inside, at the wall and outside of kiln at various positions and over time, energy and exergy efficiency and heat loss from the kiln / dryer to neighboring are presented and analyzed. It was nitrified that the kiln / dryer had a thermal efficiency of approximately 65%, exergetic efficiency ranging from 40 to 70%, maximum temperature of 941.6°C (without insulation) inside of the kiln and reduced pollutants emissions of the natural gas combustion