شبیه سازی عددی کوره دوار ذوب آلومینیوم

کوره دوار ذوب آلومینیوم برای بازیافت آلومینیوم از قطعات قراضه به‏کار می‏رود. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیده‏های گوناگونی است که مهمترین آنها ذوب و اکسایش آلومینیوم، احتراق مغشوش سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار هستند. در تحقیق حاضر با توجه به فرآیندهای مشخصی که در این کوره رخ می‏دهد، مدلی برای کوره دوار ذوب آلومینیوم ارائه شده است که کوره را به سه ناحیه لایه دیرگداز، ناحیه احتراق و ناحیه ذوب تقسیم می‏کند. بین این نواحی امکان تبادل جرم وجود نداشته و تنها انتقال حرارت ممکن است. پس از حل عددی مساله مشخص شد تشعشع مکانیزم غالب انتقال حرارت بوده و حین کارکرد معمول کوره 84% از انتقال حرارت به ناحیه ذوب توسط این مکانیزم انجام می‏شود. در این حالت بازده کوره 65% است. سپس نقش تعیین کننده سرعت دوران بدنه بر کارایی کوره و سرعت بخشیدن به فرآیند ذوب بررسی شده و سرعت دورانی rpm2/1 بعنوان سرعت دوران بهینه بدنه مشخص شد. در مرحله بعد، اثر افزایش تشعشع در فضای کوره با افزایش ضریب صدور لایه دیرگداز بررسی شد که منجر به استفاده بیشتر از حرارت احتراق و کاهش دمای گازهای خروجی از کوره شد. به این ترتیب بازده کوره به 70/2% افزایش پیدا کرد. در ادامه تاثیر زاویه مشعل بر کارکرد کوره بررسی شد و نتایج حل عددی نشان داد اگرچه افزایش این زاویه سرعت تهیه مذاب را افزایش می‏دهد، اما زوایای بیشتر از 10 درجه به دلیل محدودیت‏های متالورژیکی لایه دیرگداز مناسب نبوده و در صورت تنظیم مشعل با این زاویه، بازده کوره به 74/7% افزایش می‏یابد.