Forni industriali nell'industria di processo

Abstract

La presente tesi si prefigge lo scopo di approfondire la tematica legata alla progettazione dei forni industriali, in particolare focalizzandosi sul dimensionamento dello scambio termico e dei tubi in tali apparecchiature. In questa prospettiva, oltre a una disamina dei loro componenti fondamentali, si approfondiranno le diverse classificazioni basate sulla fonte di calore, sul regime operativo e sull'alimentazione. Parallelamente, verrà dedicata attenzione al processo di combustione, analizzando la chimica sottostante e concentrandosi sull'ossidazione del carbonio e dell'idrogeno, nonché al rapporto aria/combustibile indispensabili per una combustione ottimale. I metodi di trasferimento di calore, quali conduzione, convezione e irraggiamento, saranno esaminati per fornire una comprensione completa di questi meccanismi. Attraverso lo studio delle radiazioni provenienti da fiamme luminose e non luminose, saranno evidenziate le differenze significative tra questi fenomeni. Infine, la tesi approfondirà anche lo scambio termico nei forni industriali. Sarà valutato il contributo di irraggiamento e convezione in queste sezioni, includendo il calcolo della temperatura e lo spessore minimo dei tubi.

The purpose of this thesis is to delve into the topic related to the design of industrial furnaces, with a specific focus on the sizing of heat exchange and tubes in such equipment. In this perspective, in addition to an examination of their fundamental components, various classifications based on the heat source, operating regime, and fuel will be explored in depth. Simultaneously, attention will be devoted to the combustion process, analyzing the underlying chemistry and focusing on the oxidation of carbon and hydrogen, as well as the crucial air/fuel ratio necessary for optimal combustion. Heat transfer methods, such as conduction, convection, and radiation, will be examined to provide a comprehensive understanding of these mechanisms. Through the study of radiation from luminous and non-luminous flames, significant differences between these phenomena will be highlighted. Finally, the thesis will also delve into heat exchange in industrial furnaces. The contribution of radiation and convection in these sections will be assessed, including the calculation of temperature and the minimum thickness of the tubes.