طراحی حرارتی ریکوپراتور واحد احیاء مستقیم آهن مبتنی بر فناوری میدرکس

نویسندگان

1 استادیار مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران

2 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، شرکت فولاد اسرار، تهران، ایران

3 کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

4 کارشناسی ارشد مهندسی مواد، شرکت فولاد اسرار، تهران، ایران

doi
10.22044/jsfm.2025.15218.3909
چکیده

یکی از اجزاء مهم خط تولید آهن اسفنجی در فرآیند میدرکس، سامانه بازیافت حرارت (ریکوپراتور) است. ریکوپراتور میدرکس نقش تبادل حرارت بین محصولات احتراق خروجی از ریفورمر و سه جریان مستقل هوای احتراق، گاز طبیعی و گاز تغذیه را دارا است. عملکرد بهینه این ریکوپراتور از جهات مختلف حائز اهمیت بوده و کسب دانش فنی طراحی حرارتی ریکوپراتور با دو هدف اصلی طراحی و همچنین پیش‌بینی رفتار حرارتی- هیدرولیکی آن ضروری است. پژوهش حاضر به محاسبات حرارتی-هیدرولیکی این نوع ریکوپراتور پرداخته و در همین راستا برای اولین بار اقدامات متعددی شامل توسعه روابط خواص ترموفیزیکی به صورت توابع چند جمله‌ای از دما برای جریان‌های تشکیل دهنده ریکوپراتور، استخراج و استفاده از روابط انتقال حرارتی و هیدرولیکی مناسب (از میان تعداد بسیار زیاد روابط ارائه شده در منابع) و تدوین الگوریتم حل با احتساب برهم‌کنش دسته‌لوله‌ها انجام شده است. همچنین فرآیند محاسبات حرارتی به کمک داده‌های موجود اعتبارسنجی شده است. در همین راستا و در قالب مطالعات موردی، برای یک مجموعه شرایط فرآیندی مشخص دو طرح مختلف ارائه و نتایج مربوطه مقایسه شده است.