Projeto estrutural e térmico de forno elétrico resistivo tipo mufla

Abstract

RESUMO: Este trabalho tem como objetivo o projeto estrutural e térmico de um forno elétrico resistivo. Para o dimensionamento do forno elétrico foi necessário pesquisa de fornos comerciais, para a fixação dos parâmetros iniciais do projeto, e a seleção dos materiais. Através do entendimento dos mecanismos de transferência de calor e termodinâmica, foi possível determinar as espessuras dos isolamentos térmicos para que as temperaturas nas faces externas do forno fossem seguras para operação, por meio do conceito de resistência térmica. Foi fixada a potência elétrica do forno em 6 kW para dimensionamento das resistências elétricas, e devido ao modelo escolhido com abertura por meio de alavanca, fez-se necessário o cálculo do contrapeso. Para o desenho do modelo do forno e os detalhamentos para fabricação foi utilizado o software Solid Edge. Os resultados obtidos para as temperaturas nas superfícies do forno, a partir das espessuras dos isolamentos térmicos calculados, foram dentro dos limites de segurança, de acordo com normas técnicas. O forno projetado possui volume de 20 l e dimensões externas largura 1222 mm, altura 811 mm e profundidade 1275 mm, e operando na temperatura máxima de 1300°C. As resistências elétricas para o aquecimento do forno possuem comprimento total 37,84 m, e contrapeso utilizado com massa de 1,5 kg.

ABSTRACT: This work aims at the structural and thermal design of a resistive electric furnace. For the dimensioning of the electric furnace, it was necessary to research commercial furnace, to set the initial parameters, and to select the materials. By understanding the mechanisms of heat transfer and thermodynamics, it was possible to determine the thickness of thermal insulation so that the temperatures on the external faces of the furnace were safe for operation, through the concept of thermal resistance. The electric power of the furnace was set at 6kW, for dimensioning the electrical resistances, and due to the model chosen with opening by means of a lever, it was necessary to calculate the counterweight. For the design of the furnace model and the details for fabrication, Solid Edge software was used. The results obtained for temperatures on the furnace surfaces were within the safety limits, in accordance with technical standards. The designed furnace has a volume of 20 l and external dimensions width 1222 mm, height 811 mm and depth 1275 mm, and operating at a maximum temperature of 1300°C. The electrical resistance for heating the furnace have a total length of 37,84 m, and counterweight used with a mass of 1.5 kg.