El uso de la cuantificación de la incertidumbre y la optimización numérica para apoyar el diseño y la gestión de la operación de estrategias de recirculación de gas de aire en hornos de vidrio
Autores: Cravero, Carlo; De Domenico, Davide; Marsano, Davide
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
El uso de la cuantificación de la incertidumbre y la optimización numérica para apoyar el diseño y la gestión de la operación de estrategias de recirculación de gas de aire en hornos de vidrio
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Consumo de energía
Regulaciones de emisiones
Industria del vidrio
Emisiones de NOx
Sistema de estratificación de aire
Técnicas de CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La reducción en el consumo de energía y las regulaciones de emisiones cada vez más exigentes se han convertido en desafíos estratégicos para cada sector industrial. En este contexto, la industria del vidrio sería uno de los sectores más afectados debido a su alta demanda de energía y producción de emisiones, especialmente en términos de NOx. Por esta razón, se han desarrollado varios sistemas de reducción de emisiones en este campo y uno de los más utilizados es el sistema de inyección de aire. Consiste en inyectar aire en la parte superior de la cámara regenerativa del lado de los gases de escape para crear las condiciones de combustión que reducen las emisiones de NOx. En este trabajo, el uso combinado de CFD con técnicas de análisis de datos ofrece una herramienta para el diseño y gestión de un sistema híbrido de inyección de aire. Se han obtenido modelos sustitutos del caudal másico del bypass y del índice de uniformidad en la cámara regenerativa a partir de un DoE basado en diferentes simulaciones variando el caudal másico de aire de los dos inyectores ubicados en un conducto de bypass que conecta las dos cámaras regenerativas. Este modelo permite un análisis de UQ para verificar cómo la incertidumbre de los inyectores de aire puede afectar el caudal másico del bypass. Finalmente, un procedimiento de optimización ha identificado la condición óptima para los mejores caudales másicos de bypass y la uniformidad de la concentración de oxígeno en la cámara. Se identifican altos valores del caudal másico del inyector pros y valores medio-bajos para los inyectores cons como parámetros operativos para las mejores condiciones.
Descripción
La reducción en el consumo de energía y las regulaciones de emisiones cada vez más exigentes se han convertido en desafíos estratégicos para cada sector industrial. En este contexto, la industria del vidrio sería uno de los sectores más afectados debido a su alta demanda de energía y producción de emisiones, especialmente en términos de NOx. Por esta razón, se han desarrollado varios sistemas de reducción de emisiones en este campo y uno de los más utilizados es el sistema de inyección de aire. Consiste en inyectar aire en la parte superior de la cámara regenerativa del lado de los gases de escape para crear las condiciones de combustión que reducen las emisiones de NOx. En este trabajo, el uso combinado de CFD con técnicas de análisis de datos ofrece una herramienta para el diseño y gestión de un sistema híbrido de inyección de aire. Se han obtenido modelos sustitutos del caudal másico del bypass y del índice de uniformidad en la cámara regenerativa a partir de un DoE basado en diferentes simulaciones variando el caudal másico de aire de los dos inyectores ubicados en un conducto de bypass que conecta las dos cámaras regenerativas. Este modelo permite un análisis de UQ para verificar cómo la incertidumbre de los inyectores de aire puede afectar el caudal másico del bypass. Finalmente, un procedimiento de optimización ha identificado la condición óptima para los mejores caudales másicos de bypass y la uniformidad de la concentración de oxígeno en la cámara. Se identifican altos valores del caudal másico del inyector pros y valores medio-bajos para los inyectores cons como parámetros operativos para las mejores condiciones.