بهبود شرایط کارکرد کوره دوار ذوب آلومینیوم با استفاده از شبیه‏ سازی عددی

نویسندگان

1 دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

کوره دوار ذوب آلومینیوم برای بازیافت آلومینیوم از قطعات قراضه به‏ کار می‏ رود. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیده ‏های گوناگونی است که مهمترین آنها ذوب و اکسایش آلومینیوم، احتراق مغشوش سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار هستند. در تحقیق حاضر مدلی برای کوره دوار ذوب آلومینیوم ارائه شده است که کوره را به سه ناحیه لایه دیرگداز، ناحیه احتراق و ناحیه ذوب تقسیم می‏ کند. بین این نواحی امکان تبادل جرم وجود نداشته و تنها انتقال حرارت ممکن است. حل عددی مساله نشان داد تهیه آلومینیوم مذاب کاملا تحت تاثیر دوران بدنه بوده و القای حرکت در آلومینیوم مذاب، باعث تسریع فرآیند ذوب می‏ شود. همچنین در کنار اهمیت نقش دوران بدنه بر سرعت بخشیدن به فرآیند ذوب آلومینیوم، سرعت دورانی 1.2 دوربردقیقه بدنه کوره منجر به حداقل شدن زمان تهیه مذاب می ‏شود. سپس نقش غالب تشعشع در انتقال حرارت درون کوره در مقابل جابه جایی حرارت تحقیق و مشاهده شد 84% از انتقال حرارت درون فضای کوره از طریق مکانیزم تشعشع انجام می‏ شود. با افزایش ضریب صدور لایه دیرگداز از0.7 به 0.85 این مقدار به 88.5% افزایش و دمای گازهای درون کوره کاهش می‏ یابد که در نتیجه کارایی کوره بهبود یافته و فرآیند ذوب 20 دقیقه زودتر پایان می‏ یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Improving the Performance of an Aluminum Rotary Furnace using Numerical Simulation

نویسندگان [English]

  • مجتبی رحیم‏ پور 1
  • کیومرث مظاهری 1
  • سید حسین سیدین 2
چکیده [English]

Rotary aluminum furnace is used to recycle aluminum from scrap. This is a complex process and consists of many different phenomena such as aluminum smelting and burn-off, gas phase turbulent combustion and radiation in a rotary drum. In this research, a model is presented which divides the furnace into three zones, according to the distinct phenomenon happening in each zone. Thethreezones are refractory lining, combustion zone and melting zone. Only heat can be transferred through zones’ interfaces and no mass transfer is allowed. Numerical results indicated that molten aluminum is highly affected by furnace rotation and rotation has a significant effect on aluminum melting time. In addition, the rotational speed of 1.2rpm leads to the minimum melting time. The results also showed that radiation is the dominant heat transfer mechanism inside the furnace and 84% of the total heat flux received by melting zone is due to radiation. This portion of radiation heat transfer increases to 88.5% by increasing radiation emissivity of refractory lining from 0.7 to 0.85. As a result, the temperature of exhaust gases decreases which means better performance of the furnace.Therefore, the furnace operation time decreases by 20 minutes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Aluminum rotary furnace
  • Modeling
  • CFD
  • Forced Convection
  • Radiation