Análisis de parámetros técnicos para mejora de eficiencia en quemadores de tubo radiante de un paso
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Date
2025-02
Authors
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Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
This study explores the variation of technical parameters that enhance the efficiency of a single-pass radiant tube burner.
The parameters considered in this analysis include secondary air temperature, gas travel length, and the presence of a static mixer, aiming to evaluate their impact on flame characteristics, energy performance, and temperature distribution. The adopted methodology combines theoretical and experimental analysis, utilizing measurement equipment such as a thermal imaging camera and a gas analyzer.
The results indicate that the flame with preheated air at 90 degrees reaches a maximum temperature of 251.7 degrees, while the incorporation of the static mixer allows for a maximum temperature of 233.4 degrees. Reducing the gas travel length to 0.75 meters identifies a stable mid-radiant zone of 0.25 meters, with maximum temperatures ranging from 385 degrees to 465 degrees, achieved at 11 minutes.
In terms of thermal efficiency, a useful energy output of 1.36 kW was obtained, with losses of 0.94 kW through flue gases, 0.147 kW through the walls, 0.0368 kW due to unburned solids, and other losses of 0.41 kW. This results in a thermal efficiency of 46.89 percent, compared to the 61.72 percent recorded in previous studies. The reduction in thermal efficiency can be attributed to the combination of the evaluated parameters, suggesting that while flame characteristics improve with air preheating and the metallic insert, the reduced gas travel length increases heat distribution, ultimately limiting overall performance.
Description
En el presente trabajo se plantea la variación de parámetros técnicos que incrementan la eficiencia del quemador de tubo radiante de un paso.
Los parámetros que se consideraron en este análisis son: temperatura de aire secundario, longitud de recorrido de gases y la presencia de un mezclador estático, para evaluar su impacto en: características de flama, rendimiento energético y distribución de temperaturas. La metodología adoptada combina análisis teórico y experimental, utilizando equipos de medición como cámara termográfica y analizador de gases.
Los resultados muestran que la flama con aire precalentado a 90 grados alcanza una temperatura máxima de 251.7 grados, mientras que la incorporación del mezclador estático permite alcanzar 233.4 grados. La reducción de la longitud del recorrido de gases a 0.75 metros identifica una zona radiante media estable de 0.25 metros, con temperaturas máximas de entre 385 grados y 465 grados alcanzadas a los 11 minutos. En términos de eficiencia térmica, se obtiene energía útil de 1.36 kW, con pérdidas de 0.94 kW por los gases de la chimenea, 0.147 kW a través de las paredes, 0.0368 kW por inquemados sólidos y otras pérdidas de 0.41 kW.
Esto da como resultado un rendimiento térmico del 46.89 por ciento, en comparación con el 61.72 por ciento registrado en estudios previos. La disminución del rendimiento térmico puede atribuirse a la combinación de los parámetros evaluados, sugiriendo que, aunque la flama mejora con el precalentamiento del aire y el inserto metálico, la reducción del recorrido de gases aumenta la distribución del calor, en conjunto limitan el rendimiento.
Keywords
TUBO RADIANTE, QUEMADOR DE GLP, COMBUSTIÓN INTERNA, COMBURENTE, CONVECCIÓN, RADIACIÓN, RENDIMIENTO TÉRMICO, TERMOGRAFÍA, CARACTERÍSTICAS DE FLAMA