پديد آورنده :
مهربد، كيميا
عنوان :
تأثير سينتيك شيميايي بر شبيه سازي احتراق فرآيند احيا مستقيم در كورۀ بستر دوار
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
تبديل انرژي
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده مكانيك
صفحه شمار :
سيزده، ۶۹ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
محسن دوازده امامي
استاد مشاور :
مسعود پنجه پور
توصيفگر ها :
فرآيند احيا مستقيم , مدل سازي , سينتيك شيميايي , كورۀ بستر دوار , احتراق
استاد داور :
احمد صابونچي، محمود اشرفي زاده
تاريخ ورود اطلاعات :
1397/05/27
چكيده فارسي :
چكيده صنايع مبتني بر توليد آهن خام و فوالد يكي از جمله صنايع جامع و زيربنايي كشورها هستند با توجه به مشكالت فرآيندها و روشهاي سنتي توليد آهن و همچنين در جهت بهينهسازي فرآيندهاي صنعتي در چند دهۀ اخير روشهاي نوين در اين صنعت بسيار مورد توجه قرار گرفته است يكي از اين روشها فرآيندهاي احيا مستقيم است در فرآيند احيا مستقيم سنگآهن در تماس مستقيم با زغالسنگ در طي يك مجموعه واكنشهاي شيميايي ناهمگن جامد گاز احيا ميشود در طي اين واكنشها اكسيدهاي آهن در طي چند مرحله از هماتيت به مگنتيت از مگنتيت به وستيت و در نهايت از وستيت به آهن احيا ميشوند اكثر محققين براي پيشبيني فرآيند احيا مدل رياضي يكبعدي ارائه دادهاند در اين پژوهش يك مدل ناپايا و سهبعدي براي بستر فشردۀ استوانهاي شكل با حل كامل معادالت انتقال و با افزودن مدولهاي الزم توسط برنامه نويسي در محيط نرمافزار فلوئنت مدلسازي شده است مكانيزمهاي شيميايي فرآيند احيا نظير احياي اكسيدهاي آهن توسط گازهاي كربن مونواكسيد و هيدروژن تبخير و ميعان آب تجزيۀ زغالسنگ و خروج مواد فرار به همراه سينتيك شيميايي آنها به طور كامل درنظر گرفته شده است در اثر انتقال حرارت خواص و ويژگيهاي گونههاي جامد و گازي همراه با دما تغيير ميكند همچنين روابط مربوط به محاسبۀ خواص شيميايي و فيزيكي و نحوۀ تغييرات آنها با دما جمعآوري و در مدلسازي استفاده شده است تا دقت محاسبات افزايش يابد يكي از پارامترهاي مهم در توزيع دماي بستر فشرده ضريب هدايت گرمايي مؤثر است در همين راستا براي نمونۀ حاوي هماتيت خالص روابط مختلف ضريب هدايت مؤثر بررسي شده است تا نتايج حاصل با دادههاي آزمايشگاهي مقايسه شود و درنهايت رابطۀ مناسب با كمترين خطا معرفي گشته است يكي از فناوريهايي كه در آن از فرآيند احيا مستقيم جهت توليد آهن استفاده ميشود فرآيند فستمت است در فرآيند فستمت احياي گندلهها در كورۀ بستر دوار انجام ميشود كورۀ بستر دوار به همراه احتراق هشت مشعل محيطي آن به صورت پايا و سهبعدي مدلسازي شده است با كاهش ارتفاع به سمت بستر كوره سرعت جريان گاز احتراقي كاهش مييابد اين مسئله محيط احيايي الزم در بستر حاوي گندلهها را فراهم ميكند در ناحيۀ تخليه نيز بيشترين ميزان سرعت و دماي جريان گاز مشاهده شده است به نظر ميرسد بيشترين سرعت در اين ناحيه جهت احياي كامل گندلهها در آخرين مرحله است كلمات كليدي فرآيند احيا مستقيم مدلسازي سينتيك شيميايي كورۀ بستر دوار احتراق
چكيده انگليسي :
The Effects of Chemical Kinetics on the Numerical Simulation of FASTMET Process Kimia Mehrbod k mehrbod@me iut ac ir Date of Submission 2018 04 27 Department of Mechanical Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiSupervisor Mohsen Davazdah Emami mohsen@cc iut ac irAbstractIron and steel industries are one of the most important infrastructural industries of countries In last decades novel methods have attracted attentions to optimize industrial processes due to problems in traditional ironproduction methods and processes One of these methods is Direct Reduction Process In this method Iron oreis reduced by a set of heterogeneous solid gas chemical reactions in direct contact with coal In these reactions iron oxides are converted at different steps from Hematite to Magnetite Magnetite to Wustite and fromWustite to Iron Most researchers have introduced one dimensional mathematical models to predict reductionprocesses In this study an unsteady three dimensional model for a cylindrical packed bed with solvingtransport equations and implementation of necessary modules by coding in ANSYS FLUENT is presented Chemical mechanism of reduction processes such as iron oxides reduction by hydrogen and carbon monoxide evaporation and condensation coal devolatilization together with their chemical kinetics are consideredthoroughly Properties and features of solid and gas species are taken into account In addition equationsrelated to chemical and physical properties and their variations with temperature are implemented in modellingto enhance accuracy of predictions Effective conduction heat transfer coefficient is an important parameter inpacked bed s temperature distribution Therefore for samples with pure Hematite different relations foreffective conduction heat transfer coefficient are studied results are compared with experimental data and thebest relation with the least error has been selected One of the technologies which uses direct reduction toreduce iron is FASTMET In this process iron metallization is done in a rotary hearth furnace A 3D rotaryhearth furnace and the combustion of its eight perimeter burners has been simulated in a steady state condition Moving from the ceiling of the furnace to the hearth the velocity of flow has been decreased This reductionin velocity provides the required reducing atmosphere by maintaining reducing gases above the pellets bed It is shown that in the discharging zone the flow velocity and temperature have the maxium values Thesevalues are proper for reaching the complete metallization of pellets in the final stage Key words Direct Reduction Process Modelling Chemical Kinetics Rotary HearthFurnace Combustion
استاد راهنما :
محسن دوازده امامي
استاد مشاور :
مسعود پنجه پور
استاد داور :
احمد صابونچي، محمود اشرفي زاده
