شبیه سازی عددی انتقال حرارت در پانل های آبگرد کوره های قوس الکتریک

برای جلوگیری از تخریب پوسته فولادی کوره های قوس الکتریک از پانل های آبگرد به جای نسوز در بالای سطح مذاب استفاده می شود. تحلیل حرارتی پانل های آبگرد از نقطه نظر توقفات اضطراری (نشتی ها) و تلفات حرارتی اهمیت ویژه ای دارد. در این تحقیق، به منظور تحلیل حرارتی کوره قوس الکتریک و محاسبه شارهای حرارتی اعمال شده به سطوح داخلی کوره، مدلی تشعشعی با نرم افزار انسیس طراحی گردید. این مدل شامل دیواره های نسوز، سرباره منجمد شده بر روی پانل های سقف، بدنه و ebt، دلتای نسوز، حمام مذاب و الکترودهای گرافیتی بود. شرایط مرزی موجود، به نرم افزار اعمال شد و معادلات در حالت پایدار حل گردید. توزیع شار حرارتی و دما در هر سطح محاسبه گردید. به منظور تحلیل حرارتی – سیالاتی، پانل های ebt و بدنه در نظر گرفته شد. ابتدا مدلی با نرم افزار گمبیت طراحی گردید و سپس با نرم افزار فلوینت حل شد. این مدل شامل سرباره منجمد شده بر روی پانل، پانل فولادی و سیال گذرنده از پانل بود. شارهای حرارتی محاسبه شده با نرم افزار انسیس به نرم افزار فلوینت انتقال داده شد. دمای آب خروجی و توزیع دما در سطوح داخلی و خارجی پانل بدست آمد. بعد از اعتبارسازی مدل، تأثیر پارامترهایی چون نقطه ذوب سرباره و تغییر پارامترهای سیالاتی بررسی گردید. همچنین به منظور کاهش نشتی ها در پانل های آبگرد، بر روی پارامترهای بحرانی بحث گردید. نتایج نشان می دهد که دبی آب ورودی به پانل نباید از مقدار معینی کمتر، و ضخامت رسوب تشکیل شده در سطح داخلی پانل نباید از مقدار معینی بیشتر باشد. همچنین نتایج بدست آمده نشان می دهد که افزایش دبی آب ورودی به پانل تأثیر بسیار کمی بر ضخامت سرباره منجمد شده روی پانل دارد. بهترین راه برای کاهش شارحرارتی اعمال شده به سطوح سرباره منجمد شده بر روی پانل ها، افزایش ضخامت سرباره از طریق ایجاد سرباره پفکی می باشد و درنتیجه درصد انرژی تلف شده برای پانل های آبگرد کاهش قابل توجهی می یابد.