بررسي اثر تعداد نازل هاي تزريق گاز آرگون بر جريان چند فازي در كوره هاي گاززداي RH

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي مكانيك

كارشناسي ارشد

امروزه با پيشرفت جوامع و صنايع گوناگون، تقاضا جهت توليد فولاد با مقاومت بالا و كيفيت مناسب رو به افزايش است. در اين بين نقش فرآيندهاي موجود درمتالوژي ثانويه به عنوان واحدهاي پالايش مذاب بسيار حائز اهميت مي‌باشد. در اين قسمت، يكي از مراحل با اهميت در توليد فولاد باكيفيت، خالص¬سازي فولاد به كمك كوره‌هاي گاززدايRH مي‌باشد. در پژوهش حاضر، اثر تغيير تعداد نازل‌هاي تزريق آرگون بر روي نرخ‌گردش و جريان دوفازي آشفته مذاب و آرگون در گاززداي RH مورد بررسي، به صورت عددي مورد ارزيابي قرارگرفته‌است. در شبيه سازي عددي جهت شبيه سازي سطح آزاد مذاب از مدل حجم سيالي استفاده شده و تزريق حباب از نازل‌ها برپايه ديدگاه اويلري-لاگرانژي به كمك مدل فاز گسسته انجام شده است. روند پژوهش به اين صورت است كه پس از بررسي اعتبارسنجي و صحت سنجي، تعداد نازل‌هاي تزريق گاز آرگون در گاززداي RH تغيير داده شده و اثر اين تغيير بر روي موارد ذكر شده بررسي شده است. در ابتدا جهت اعتبارسنجي، جريان دو فازي آب و هوا در نمونه‌اي از گاززداي RH موجود در مراجع، شبيه‌سازي شده و نتايج حاصله از آن با نتايج موجود در مرجع مورد نظر مقايسه‌ شده و تطابق مناسبي بين نتايج به‌دست‌آمده با نتايج مرجع مشاهده شد. در ادامه به‌منظور كسب اطمينان بيشتر از نتايج حل‌عددي، ميزان افزايش ارتفاع مذاب در انتهاي فرآيند در محفظه خلا، با مقدار حاصل از روابط رياضي مقايسه شد، كه نتايج رضايت بخشي را به همراه داشت. پس از آن تعداد نازل‌هاي تزريق گاز آرگون به صورت 12، 16، 20، 22، 24 و 28 عدد تغيير داده شد و پس از انجام شبيه سازي‌ها نتايج نشان داد، جريان مذاب در پاتيل به دو قسمت تقسيم مي‌شود. قسمتي از جريان به سمت ديواره جانبي پاتيل در كنار اسنوركل خروجي رفته و جرياني گردشي را ايجاد مي كند. بخش اعظم جريان مذاب در پاتيل شامل جريان گردشي بزرگي است كه بين دو اسنوركل در حال گردش مي‌باشد. همچنين چهار ناحيه مرده در جريان مذاب در پاتيل در تمامي حالت‌ها شناسايي شد كه كم‌ترين ميزان مساحتي كه اين نواحي به‌خود اختصاص داده‌بودند، در گاززداي RH با تعداد 22 نازل تزريق آرگون مي‌باشد. با افزايش تعداد نازل‌هاي تزريق آرگون تا 22 عدد، ميزان سرعت متوسط جريان و مقادير بيشينه سرعت مذاب در اسنوركل ورودي افزايش يافته و سپس با افزايش مجدد تعداد نازل‌ها از 22 تا 28 عدد، مقادير سرعت رو به كاهش مي‌رود. همچنين مقدار نرخ‌گردش نيز مشابه با روندي كه براي سرعت به دست آمد، با افزايش تعداد نازل‌هاي تزريق تا 22 عدد، افزايش يافت و سپس اين روند در گاززداي RH با تعداد 24 و 28 عدد نازل تزريق آرگون رو به كاهش رفت. لذا مقدار بهينه تعداد نازل‌ها متناسب با مقدار بيشينه نرخ‌گردش برابر با 22 عدد به‌دست‌آمد. در ادامه براساس شرايط درنظرگرفته شده در اين پژوهش به كمك برازش منحني برروي نمودارهاي حاصله، رابطه‌اي جهت محاسبه نرخ گردش برحسب تعداد نازل به‌دست‌آمد. در نهايت نواحي در معرض خوردگي و حساس به سايش در پاتيل مشخص گرديد و مشاهده شد كه بيش‌ترين ميزان خوردگي مربوط به ديواره جانبي پاتيل در نزديكي اسنوركل ورودي بوده‌است.

211216

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

محسن ثقفيان، ايمان چيت ساز

محسن دوازده امامي