1) O documento discute métodos para calcular a transmissão de calor em fornos usados em refinarias de petróleo e caldeiras a vapor. 2) Inclui descrições de dois tipos gerais de caldeiras a vapor - com gases de combustão nos tubos e com água nos tubos - e seus usos típicos. 3) O objetivo é apresentar métodos empíricos e semiteóricos para calcular a seção de radiação de um forno, juntamente com limitações e aplicações desses métodos.

1. Cálculos para Fornos
Introdução.
As aplicações comerciais mais importantes para os cálculos de
transmissão de calor podem ser encontradas nos projetos de caldeiras
geradoras de vapor e nos fornos das refinarias de petróleo. Uma vez que
a arte de construir essas unidades se desenvolveu
antes da teoria. os métodos empíricos foram aplicados para o cálculo da
transmissão de calor por radiação em tais fornos. Diversas contribuições"
para a literatura em geral e 'para
problemas específicos de transmissão de calor por radiação.
especialmente as de H. C.
Hottel. tornaram possível um tratamento mais fundamental para o projeto
de fornos. Exis-
tem agora disponíveis diversos métodos semiteóricos para o cálculo da
transmissão de calor
através da seção radiante de um forno. Freqüentemente. esses métodos
podem ser
adaptados para a solução de problemas envolvidos em fornos comuns,
fornos refratários,
fornos para tratamento térmico e fornos químicos, e equipamentos mistos
para os quais a
transmissão de calor radiante é importante.
O objetivo deste capítulo é apresentar alguns dos métodos empíricos
e semiteóricos para
o cálculo da seção de radiação de um forno. dados para seus usos e
exemplos para aplica-
ções desses métodos. Acentuamos as limitações desses métodos e
indicamos suas
aplicabilidades em problemas que envolvem diversos processos de
transmissão de calor.
Incluímos uma breve descrição de diversos tipos de caldeiras e de
aquecedores de óleo
usados correntemente. Apresentamos uma discussão dos aspectos
teóricos da radiação pro-

2. veniente de gases não-luminosos a fim de ilustrar o objetivo geral do
problema. bem como as
simplificações e hipóteses usadas para transformar as teorias em
soluções práticas.
Embora seja necessário calcular o fluxo de transmissão da energia
radiante a fim de
projetar um forno. muitos outros fatores influem freqüentemente no
dispositivo de um forno,
tais como o fluxo permissível sob diversas condições e a extensão e
natureza da influência
das escórias do tubo da caldeira sobre a eficiência da superfície. As
precauções que cevem
ser tõmadas para evitar a deposição do coque em fornos de vaporização
ou de aquecimento
de óleo possuem um efeito pronunciado sobre o projeto real de fornos de
refinarias. A arte
do projeto de um forno. contudo. freqüentemente supera a importância
dos cálculos.
Caldeiras de geração de vapor de água. Existem dois tipos gerais de
caldeiras de geração
de vapor de água. a caldeira com gás de combustão 110 tubo e a
caldeira com água no tubo.
A primeira consiste de um recipiente cilíndrico possuindo tubos que
passam através dele e
que são encaixados nos cabeçotes em cada extremidade do recipiente.
O feixe de tubos. em
geral. é horizontal. e a seção superior do recipiente não possui iubos. Os
gases de
combustão passam através dos tubos. e mantém-se um nível de água no
recipiente para que
os tubos fiquem completamente submersos, permitindo. porém. um
espaço para expansão
dos gases das bolhas entre o nível da água e o topo do recipiente. Em
ocasionais caldeiras

3. com tubos verticais deste tipo. os tubos devem ser imersos na água até
Uma porção de seu
comprimento necessária para reduzir suficientemente a temperatura dos
gases, impedindo o
superaquecimento da porção não-resfriada superior dos tubos. Algumas
das partes
refrigeradas a água, tais como a carcaça ou espelhos. podem ser
submetidas à radiação
proveniente dos gases de combustão, uma vez' que estas partes podem
formar uma parcela
do conjunto da câmara de combustão. O mecanismo principal da
transmissão de calor dos
gases dos tubos é a convecçâo. As caldeiras com gases de combustão
nos tubos raramente
possuem diâmetros superiores a 8 ft , e a pressão do vapor de água está.
em geral. limitada
entre 100 e 150 psig. Essas caldeiras são usadas para serviços com
capacidades baixas si-
tuadas entre 15.000 e 20.000 Ib/h de vapor de água produzidos para
aquecimento doméstico,
industrial ou para aquecimento do processo e para a geração de potência
em pequena escala
como para locomotivas etc. Os combustíveis usados podem ser o carvão.
o óleo ou o gás. e.