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Estudo numérico-computacional de fenômenos térmicos em sistemas industriais de redução de alumínio

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Estudo numérico-computacional de fenômenos térmicos em sistemas industriais de redução de alumínio

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Título Estudo numérico-computacional de fenômenos térmicos em sistemas industriais de redução de alumínio
Outro título Numeric-computational study of thermal phenomena in industrial aluminium reductcion systems
Autor Moreira, Mauro Jaeger
Orientador França, Francis Henrique Ramos
Data 2013
Nível Graduação
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Engenharia Mecânica.
Assunto Engenharia mecânica
[en] Aluminium reduction
[en] Electric current
[en] Heat
[en] Insulation
[en] Temperatures
Resumo No processo de extração de alumínio, para obtenção de alumínio primário, é necessária a redução eletroquímica da alumina, realizada em sistemas denominados cubas Hall-Héroult. Para tanto, cubas são conectadas em série e uma corrente elétrica é transmitida através destas. Devido à resistência elétrica dos componentes que transmitem a corrente, calor é gerado por efeito Joule, o que representa uma fonte de calor considerável no interior do sistema. Para manter o processo de maneira eficiente, é necessário controlar as temperaturas no interior do sistema, mantendo um calor dissipado em valores que ao mesmo tempo favorecem o processo eletrolítico e não causam danos aos materiais da estrutura. É importante ressaltar que não basta empregar o material com as características mais isolantes, porque, apesar de aumentar a capacidade produtiva, temperaturas muito elevadas podem danificar os materiais internos. O estudo apresentado teve por objetivo modelar, utilizando programa de análise numérica por elementos finitos, o sistema de redução e estudar a influência de diferentes materiais isolantes no campo de temperaturas no interior de uma cuba.
Abstract No processo de extração de alumínio, para obtenção de alumínio primário, é necessária a redução eletroquímica da alumina, realizada em sistemas denominados cubas Hall-Héroult. Para tanto, cubas são conectadas em série e uma corrente elétrica é transmitida através destas. Devido à resistência elétrica dos componentes que transmitem a corrente, calor é gerado por efeito Joule, o que representa uma fonte de calor considerável no interior do sistema. Para manter o processo de maneira eficiente, é necessário controlar as temperaturas no interior do sistema, mantendo um calor dissipado em valores que ao mesmo tempo favorecem o processo eletrolítico e não causam danos aos materiais da estrutura. É importante ressaltar que não basta empregar o material com as características mais isolantes, porque, apesar de aumentar a capacidade produtiva, temperaturas muito elevadas podem danificar os materiais internos. O estudo apresentado teve por objetivo modelar, utilizando programa de análise numérica por elementos finitos, o sistema de redução e estudar a influência de diferentes materiais isolantes no campo de temperaturas no interior de uma cuba.
Tipo Trabalho de conclusão de graduação
URI http://hdl.handle.net/10183/79794
Arquivos Descrição Formato
000900317.pdf (1.857Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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