شبیه سازی عددی کوره دوار ذوب آلومینیوم
چکیده
کوره دوار ذوب آلومینیوم برای بازیافت آلومینیوم از قطعات قراضه بهکار میرود. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیدههای گوناگونی است که مهمترین آنها ذوب و اکسایش آلومینیوم، احتراق مغشوش سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار هستند. در تحقیق حاضر با توجه به فرآیندهای مشخصی که در این کوره رخ میدهد، مدلی برای کوره دوار ذوب آلومینیوم ارائه شده است که کوره را به سه ناحیه لایه دیرگداز، ناحیه احتراق و ناحیه ذوب تقسیم میکند. بین این نواحی امکان تبادل جرم وجود نداشته و تنها انتقال حرارت ممکن است. پس از حل عددی مساله مشخص شد تشعشع مکانیزم غالب انتقال حرارت بوده و حین کارکرد معمول کوره 84% از انتقال حرارت به ناحیه ذوب توسط این مکانیزم انجام میشود. در این حالت بازده کوره 65% است. سپس نقش تعیین کننده سرعت دوران بدنه بر کارایی کوره و سرعت بخشیدن به فرآیند ذوب بررسی شده و سرعت دورانی rpm2/1 بعنوان سرعت دوران بهینه بدنه مشخص شد. در مرحله بعد، اثر افزایش تشعشع در فضای کوره با افزایش ضریب صدور لایه دیرگداز بررسی شد که منجر به استفاده بیشتر از حرارت احتراق و کاهش دمای گازهای خروجی از کوره شد. به این ترتیب بازده کوره به 70/2% افزایش پیدا کرد. در ادامه تاثیر زاویه مشعل بر کارکرد کوره بررسی شد و نتایج حل عددی نشان داد اگرچه افزایش این زاویه سرعت تهیه مذاب را افزایش میدهد، اما زوایای بیشتر از 10 درجه به دلیل محدودیتهای متالورژیکی لایه دیرگداز مناسب نبوده و در صورت تنظیم مشعل با این زاویه، بازده کوره به 74/7% افزایش مییابد.