بررسی اثر پارامترهای مختلف هیدرودینامیکی و حرارتی بر عملکرد فرایند سینتر

یک مدل دو بعدی غیر دائم برای شبیه سازی بستر سینترسازی سنگ آهن ارائه شده است که از آن می توان برای شبیه سازی سایر فرایندهای احتراق در بستر ثابت نیز استفاده نمود. واکنش های جامد-جامد همچون سوختن کربن و تجزیه ی سنگ آهک، واکنش های گازی، تبخیر آب، شکل های مختلف انتقال حرارت همچون جابجایی، هدایتی و تشعشع، تغییرات تخلخل بستر و خصوصیات فیزیکی دیگر، شبیه سازی شده اند و اثر هر کدام در هر یک از جمله های معادلات حاکم، منعکس شده اند. معادله ی انتقال حرارت برای هر دو فاز جامد و گاز، به صورت جداگانه حل شده اند. مواد بستر جامد، همگن و ترکیبی از سنگ آهن، سنگ آهک، کک و آب می باشد. شبیه سازی عددی برای مقادیر مختلف کک 4/3%، 8/3% و 2/4% انجام شده است. اثر تغییر سرعت هوای ورودی با مقادیر 26/0، 32/0، 42/0، 46/0 و 52/0 متر بر ثانیه مورد بررسی قرار گرفته است. دو نوع قطر متفاوت سوخت 2 و 5/2 میلیمتر نیز شبیه سازی شده است. همچنین اثر جایگزینی کک با آنتراسیت بررسی شده است. برای بررسی صحت مدل، از نمودارهایی همچون پروفیل دمای بستر در سه نقطه ی متفاوت، ترکیب گازهای خروجی از بستر و کانتور دمای بستر استفاده شده است. پارامترهای کیفی مناسبی برای مشخصه بندی احتراق بستر سینترسازی نیز تعریف شده است. این پارامترها شامل سرعت جبهه ی احتراق، زمان فرایند سینترسازی، مدت زمان ماندگاری در ناحیه ی احتراق، ضخامت ناحیه ی احتراق، ضخامت ناحیه ی مذاب و ماکزیمم دما می باشد. روابط بین این پارامترها و مکانیزم انتشار احتراق نیز تحقیق شده است. نتایج به طور کمی، نشان می دهد که پروفیل دما، انتشار احتراق و ضخامت ناحیه ی احتراق بستر، بیشتر تحت سلطه ی پارامترهای عملیاتی مرتبط با احتراق می باشد. نتایج شبیه سازی، با نتایج آزمایشگاهی بستر سینترسازی سنگ آهن مقایسه شده است. نتایج تطابق خوبی را با داده های آزمایشگاهی نشان می دهد.