فهرست مطالب
عنوان…………………………………………………………….. صفحه
فصل اول: مقدمه. 1
1-1-مقدمه 2
1-2-مشخصات کوره فلش خاتونآباد 5
1-2-1-مقادير پارامترهاي کوره فلش خاتون آباد در شرايط طرح. 6
1-2-2-مشعلهاي کنسانتره 8
1-2-3-مشخصات هواي ورودي به کوره 10
1-2-4-مشخصات کنسانتره ورودي به کوره 11
1-3-ضرورت انجام تحقيق. 13
1-4-سابقه انجام تحيق. 14
1-4-1-مطالعات تجربي. 14
1-4-2-مطالعات تئوري. 17
1-5-اهداف رساله 21
فصل دوم: تئوري و روش حل.. 23
2-1-شرح مسئله 24
2-2-هندسه مسئله 25
2-3-بررسي فيزيکي و رياضي جريان سه فازي ورودي به محفظه واکنش… 27
2-3-1-معرفي روش اويلري- لاگرانژي. 28
2-3-2-حل جريان محيط پيوسته 29
2-3-2-1-شرايط مرزي براي فاز پيوسته 30
2-3-3-محاسبه انتقال حرارت از طريق تشعشع. 33
2-3-3-1-خواص تابشي ذرات.. 34
2-3-3-2-مدلسازي خواص غيرخاكستري. 35
2-3-3-3-روش حل معادله تابش… 43
2-3-4-بررسي فاز ناپيوسته 44
2-3-4-1-معادله حرکت ذره 44
2-3-4-2-شرايط مرزي براي فاز ناپيوسته 46
2-3-5-احتراق ذرات کنسانتره 48
2-3-5-1-واکنشهاي شيميايي در محفظه واکنش کوره‌هاي ذوب فلش… 49
2-3-5-2-واکنشهاي شيميايي انجام شده در محفظه واکنش کوره فلش خاتون آباد 51
2-3-5-3-نرخ انجام واکنشها در محفظه واکنش کوره 52
2-3-5-4-گرماي توليد شده از واکنشها 56
2-3-5-5-محاسبه دماي ذره 56
2-3-5-6-مدلسازي تبخير رطوبت ذره 57
2-3-5-7-مدلسازي فرآيند ذوب ذره 58
2-3-5-8-مدلسازي شکسته شدن ذرات کنسانتره در حين فرآيند احتراق. 59
2-3-6-مدلسازي احتراق قطرات سوخت مازوت.. 61
2-3-7-مدلسازي واکنشهاي گازي. 63
2-4-شبکه‌بندي محيط محاسباتي. 66
2-5-روش حل عددي. 68
2-5-1-استراتژي حل مسئله 69
فصل سوم: نتايج.. 71
3-1-مقدمه 72
3-2-اعتبار سنجي کار حاضر 72
3-2-1-اعتبارسنجي مدل ارائه شده براي احتراق ذرات کنسانتره 72
3-2-2-اعتبارسنجي مدل تشعشعي استفاده شده در کار حاضر 73
3-2-3-اعتبارسنجي شبيه‌سازي انجام شده در کار حاضر 75
3-2-3-1-مقايسه بر اساس شرايط اوليه کوره ذوب فلش خاتون آباد 76
3-2-3-2-مقايسه بر اساس عيار مات.. 78
3-3-شبيه سازي فرآيند ذوب کوره ذوب فلش خاتون آباد در شرايط بهره‌برداري کنوني. 80
3-4-شبيه سازي محفظه واکنش کوره فلش خاتون آباد در حالت خود سوز 94
3-4-1-برآورد شرايط ورودي کوره براي حالت خودسوز 96
3-4-1-1-برآورد عيار مات.. 96
3-4-1-2-برآورد ميزان شارژ 97
3-4-1-3-برآورد ميزان هوا 97
3-4-2-نتايج حاصل از حل مسئله براي کارکرد کوره در حالت خودسوز 99
فصل چهارم: نتيجه گيري و پيشنهادات… 109
4-1-جمع‌بندي و نتيجه‌گيري. 110
4-2-پيشنهادات براي مطالعات بعدي. 112
فهرست مراجع.. 113
پيوست‌ها 119
فهرست شکل‌ها
عنوان………………………………………………………………… صفحه
شکل (1-1): شماتيکي از کوره ذوب فلش…. 3
شکل (1-2): محفظه واکنش کوره ذوب فلش…. 4
شکل (1-3)……………. : شماي جريان و سير مواد به کوره ذوب فلش خاتون آباد (اعداد در جدول (1-1) توضيح داده شده‌اند) 6
شکل (1-4): محل قرارگيري مشعلهاي کنسانتره در سقف کوره فلش خاتون آباد. 8
شکل (1-5): اجزاي اصلي مشعل کنسانتره کوره فلش خاتون آباد. 10
شکل (1-6): کوره جريان آرام. 16
شکل (2-1): نحوه ورود مخلوط شارژ و هوا به همراه سوخت مازوت به کوره فلش…. 25
شکل (2-2): مقطع برشي گذرنده از مشعلهاي کنسانتره. 26
شکل (2-3): محل قرارگيري مقطع برشي نسبت به کل هندسه مسئله. 27
شکل (2-4): بالانس انرژي حرارتي يک کوره فلش…. 31
شکل (2-5): شکل‌هاي متفاوت باند براي مدل EWB.. 38
شکل (2-6): ضريب انتشار کل در دما و مقادير مختلف XSO2 41
شکل (2-7(: شرط مرزي انعکاس براي ذرات… 47
شکل (2-8(: شرط مرزي خروج از مرز. 47
شکل (2-9(: شرط مرزي چسبيدن به ديواره. 47
شکل (2-10): تغييرات دماي ذرات با اندازه‌هاي مختلف، هنگامي که به طور ناگهاني در کوره جريان آرام با دماي °C550 قرار مي‌گيرند. 53
شکل (2-11): روند احتراقي يک ذره کنسانتره را بر اساس مدل يورگنسن.. 54
شکل (2-12): نحوه ورود قطرات سوخت مازوت به محفظه واکنش…. 62
شکل (2-13): شبکه‌بندي محيط محاسباتي مسئله. 67
شکل (2-14): روند کلي حل مسئله. 70
شکل (3-1): مقايسه نتايج بدست آمده از مدل ارائه شده براي تغييرات نسبت گوگرد باقيمانده در ذره با مقادير اندازه‌گيري شده آزمايشگاهي در يک کوره جريان آرام. 73
شکل (3-2): هندسه و ابعاد کوره آزمايشگاهي.. 74
شکل (3-3): مقايسه تغييرات دما روي محور تقارن بدست آمده از مدل تشعشعي ارائه شده در کار حاضر و مدل EWB در کوره آزمايشگاهي.. 75
شکل (3-4(: بردارهاي سرعت جريان عبوري از يکي از مشعلهاي کنسانتره کوره فلش خاتون آباد 80
شکل (3-5(: سرعت محوري در مقطع برشي گذرنده از مشعلهاي کنسانتره بر حسب m/s.. 82
شکل (3-6): کانتور دما در مقطع برشي گذرنده از مشعلهاي کنسانتره [K] 83
شکل (3-7): کانتور تغييرات چگالي محيط گاز در مقطع برشي گذرنده از مشعلهاي کنسانتره [kg/m3] 84
شکل (3-8): کانتور تغييرات YO2 (درصد جرمي اکسيژن) محيط گاز در مقطع برشي گذرنده از مشعلهاي کنسانتره 86
شکل (3-9): مسير ذرات شارژ ورودي به کوره و زمان ماندگاري آنها 87
شکل (3-10): تغييرات ارتفاع از کف کوره بر حسب زمان براي تعدادي از ذرات شارژ ورودي به کوره 87
شکل (3-11): مسير ذرات شارژ ورودي به کوره و نحوه ذوب آنها 89
شکل (3-12): تغيير جرم ذرات شارژ در طي مسير خود در کوره [kg] 90
شکل (3-13): تغييرات نسبت جرمي Cu در ذرات در طي حرکت خود در کوره. 91
شکل (3-14): تغييرات نسبت جرمي FeO در ذرات در طي حرکت خود در کوره. 92
شکل (3-15): تغييرات نسبت گوگرد باقيمانده در ذرات، X، در طي حرکت در کوره. 93
شکل (3-16): مسير حرکت قطرات سوخت مازوت و مدت زمان ماندگاري آنها از بدو ورود به محفظه واکنش [s] 94
شکل (3-17): تغييرات X بر حسب زمان ذرات در کوره جريان آرام با غلظت هاي اکسيژن مختلف… 95
شکل (3-18): کانتور دما در مقطع برشي گذرنده از مشعلهاي کنسانتره در حالت خودسوز بر حسب کلوين الف) هواي پيشگرم شده ب) هواي بدون پيشگرم. 103
شکل (3-19): کانتور تغييرات نسبت جرمي اکسيژن محيط گاز در مقطع برشي گذرنده از مشعلهاي کنسانتره کوره در حالت خودسوز الف) مخلوط هوا به صورت پيشگرم وارد کوره شود ب) مخلوط هواي بدون پيشگرم وارد کوره شود 105
شکل (3-20)……. : مسير ذرات شارژ ورودي به کوره و زمان ماندگاري آنها براي کوره در حالت خودسوز الف) مخلوط هوا به صورت پيشگرم وارد کوره شود ب) مخلوط هواي بدون پيشگرم وارد کوره شود. 107
فهرست جداول
عنوان………………………………………………………………… صفحه
جدول (1-2): آناليز شيميايي سوخت مازوت مورد استفاده در کوره ذوب فلش خاتون آباد. 10
جدول (1-3): آناليز شيميايي هواي ورودي به مشعلهاي کنسانتره کوره ذوب فلش خاتون آباد. 11
جدول (1-4): ترکيب شيميايي کنسانتره کوره ذوب فلش خاتون آباد در شرايط طرح. 11
جدول (1-5): ترکيب مينرالوژي کنسانتره مورد استفاده در کوره فلش خاتون آباد در شرايط طرح 12
جدول (1-6): ترکيب مينرالوژي کنسانتره مورد استفاده در کوره فلش خاتون آباد در شرايط بهره‌برداري 12
جدول (1-7): ترکيب شيميايي غبار و کمک ذوب در شرايط طراحي.. 12
جدول (2-1): شرايط مرزي در نظر گرفته شده براي کوره 33
جدول (2-2): ضرايب توابع چند جمله‌اي براي محاسبه A در بازه‌هاي مختلف XSO2. 42
جدول (2-3): ضرايب توابع چند جمله‌اي براي محاسبه B در بازه‌هاي مختلف XSO2. 42
جدول (2-4): خواص تشعشعي محيط گاز، ديواره‌ها و ذرات.. 43
جدول (2-5): ترکيب مينرالوژي ذرات شارژ شده به کوره ذوب فلش خاتون آباد. 51
جدول (2-6): واکنشهاي ترکيبات سولفيدي موجود در ذره 52
جدول (2-7): مقادير بر حسب دماي ذره 56
جدول (2-8): ماکروهاي استفاده شده براي نوشتن UDF و کاربرد آنها در روند حل مسئله. 69
جدول (3-1): شرايط مرزي کوره آزمايشگاهي.. 74
جدول (3-2): مدت زمان در هر مرحله تکرار بر اساس مدل تشعشعي کار حاضر و مدل EWB. 75
جدول (3-3): شرايط طرح اوليه کوره ذوب فلش خاتون آباد. 77
جدول (3-4): نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي بر اساس شرايط اوليه کوره 78
جدول (3-5): شرايط بهره‌برداري کنوني کوره ذوب فلش خاتون آباد. 79
جدول (3-6): نتايج بدست آمده از شبيه‌سازي بر اساس شرايط بهره‌برداري کنوني کوره 79
جدول (3-8): نتايج حاصل از شبيه‌سازي محفظه واکنش براي حالات مختلف… 99
فهرست علائم
| ضريب جذب گاز، 1/m | a |
| مساحت سطح ذره، m2 | |
| مساحت سطح موثر ذره، m2 | |
| مساحت سطح افزايش يافته ذره پس از تقسيم شدن، m2 | |
| غلظت اکسيژن در محيط گاز، mol/m3 | |
| گرماي ويژه، J/kg/K | |
| قطر ذره، m | |
| ضريب نفوذ اکسيژن، m2/s | |
| ضريب نيروي درگ، 1/s | |
| نسبت جرمي ترکيبات سولفيدي به جرم کل ذره | |
| انتالپي، kJ/mol | |
| انتالپي، J/kg | H |
| شدت تابش محيط، W/sr/m2 | I |
| ضريب هدايت، W/m/K | |
| انرژي سنتيک جريان مغشوش، m2/s2 | |
| ضريب انتقال جرم، m/s | |
| ضريب انتقال جرم بخار مس، m/s | |
| طول تشعشعي، m | L |
| جرم،kg | |
| فشار، kPa | |
| فشار جزئي بخار مس در محيط اطراف ذره، kPa | |
| فشار جزئي بخار مس در سطح ذره، kPa | |
| فشار جزئي اکسيژن، kPa | |
| حرارت منتقل شده از محيط به ذره بر واحد حجم، W/m3 | |
| حرارت تعشعي بر واحد حجم، W/m3 | |
| حرارت توليد شده از واکنشها بر واحد حجم، W/m3 | |
| حرارت تبخير مس، W | |
| عدد رينولدز ذره، | |
| عدد بي‌بعد اشميت، | |
| عدد بي‌بعد شروود، | |
| حرارت توليد شده در محيط گاز بر واحد حجم، W/m3 | |
| جرم توليد شده در محيط گاز در اثر واکنشها بر واحد حجم، kg/s/m3 | |
| دما، K | T |
| سرعت ذره، m/s | |
| بردار سرعت، m/s | |
| نسبت بي‌بعد جرم گوگرد باقيمانده در ذره به جرم گوگرد اوليه در ذره | |
| نسبت مولي عنصر i | |
| نسبت مولي گاز SO2 | XSO2 |
| نسبت جرمي عنصر i | |
| نرخ جرم انتقال يافته از محيط به ذره، mol/s | |
| علائم يوناني | |
| ضريب نفوذ اسکالر | |
| ضريب گسيل | |
| نرخ اتلاف جريان مغشوش، m2/s3 | |
| دماي تشعشعي، K | |
| ويسکوزيته، kg m/s2 | |
| چگالي، kg/m3 | |
| ثابت استفان- بولتزمن، W/m2/K4 | |
| ضريب پخش ذره، 1/m | |
| زيرنويس ها | |
| سطح مذاب | bath |
| گاز | g |
| ذره | p |
| ديواره | wall |
فصل اول
