مدل سازی فرایند انتقال حرارت در سل های احیاء آلومینیوم ایرالکو
چکیده
سل های احیاء آلومینیوم به منظور تولید آلومینیوم از سنگ معدن آلومینا استفاده می شوند. این سل ها از آندهای کربنی، حمام کریولیت و محفظه نگه دارنده کربنی که همچنین به عنوان کاتد نیز عمل می کند تشکیل شده اند. در این کار اصول فرایند هال-هرولت ارائه و یک مدل ریاضی برای پیش بینی رفتار دینامیک یک سل احیا توسعه یافته است. این مدل بر پایه طراحی سل های موجود در کارخانه آلومینیوم سازی ایران (ایرالکو) بنا شده و از سه بخش مدل موازنه مواد، مدل ولتاژ سل و مدل تعادل حرارتی تشکیل شده است. به منظور بررسی دقت و اعتبار مدل، خروجی های حاصل از مدل با نتایج ارائه شده در مقالات و همچنین داده های جمع آوری شده از سل های احیاء در حال کار مقایسه شده است. این مدل می تواند به منظور بررسی واکنش سیستم به تغییرات مختلف در متغیرهای فرایند مانند ولتاژ سل، غلظت آلومینا و شدت جریان مورد استفاده قرار گیرد. این مدل در مقایسه با سایر مدل های موجود از لحاظ کارایی محاسباتی کارامدتر بوده و دارای دقت بسیار خوبی می باشد به طوری که توزیع دمای حاصل در نقاط مختلف سل دارای خطایی کمتر از 3 درصد می باشد. در نتیجه، مدل state-space ارائه شده یک ابزار مفید برای مطالعه تعاملات بین فرایندهای مختلف درگیر در یک سل احیا فراهم می کند.