مطالعه عددی اثر تغییر زاویه مشعل بر نرخ تهیه مذاب در کوره دوار ذوب آلومینیوم

در کار حاضر، با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی اثر تغییر زاویه مشعل بر کارکرد کوره دوار ذوب آلومینیوم بررسی شده است. مدل عددی ارائه شده از این کوره فرآیندهای احتراق مغشوش و غیرپیش‏آمیخته گاز طبیعی و اکسیژن، تشعشع، دوران بدنه، ذوب آلومینیوم و اکسایش آلومینیوم را در نظر می‏گیرد. در این مدل با توجه به پدیده‏هایی که در قسمتهای مختلف کوره دوار ذوب آلومینیوم رخ می‏دهد، کوره به سه ناحیه لایه دیرگداز، ناحیه احتراق و ناحیه ذوب تقسیم شده است. بین این نواحی امکان تبادل جرم وجود نداشته و تنها انتقال حرارت ممکن است. نتایج حل عددی نشان داد با افزایش زاویه مشعل از ᵒ0 تا ᵒ15 به دلیل اختلاط بیشتر سوخت و اکسنده و افزایش زمان اقامت گازهای داغ در ناحیه احتراق، کارایی کوره بهبود یافته و نرخ تهیه آلومینیوم مذاب مرتبا افزایش می‎یابد. اما نزدیک شدن شعله به لایه دیرگداز و گرم شدن بیش از حد آن باعث می‏شود استفاده از زاویه‏های مشعل بیشتر از ᵒ10 عملی نباشد. به این ترتیب با تغییر زاویه مشعل از ᵒ0 به ᵒ10، زمان کارکرد کوره 35 دقیقه کاهش و بازده حرارتی کوره از 65% به 7/74% افزایش می‏یابد.