آموزش شبیه سازی فرایند احتراق درون کوره آهک

آموزش شبیه سازی فرایند احتراق درون کوره آهک


با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی فرایند احتراق درون کوره آهک با نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی فرایند احتراق درون کوره آهک

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی فرایند احتراق گاز متان درون یک کوره آهک پزی عمودی با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. ساختمان یک کوره پخت آهک عمودی از دو بخش اصلی شامل ناحیه احتراق و ناحیه پیش گرمایش تشکیل شده است. سوخت مورد نظر و هوا از بخش میانی کوره وارد ساختمان آن می شوند و با یکدیگر واکنش احتراق را شکل می دهند. در اثر انجام واکنش شیمیایی سوختن، مقدار قابل توجهی گرما تولید می شود که می تواند دمای فضای داخلی کوره را افزایش بدهد. از طرفی دیگر، مقداری کلسیم کربنات از بخش بالای کوره وارد فضای داخلی آن می شود. این کلسیم کربنات یا همان سنگ آهک با دریافت گرمای حاصل از احتراق سوخت مورد نظر و تولید کربن دی اکسید، دچار واکنش تفکیک شده و درنتیجه، می تواند اکسید کلسیم یا همان آهک زنده را تولید نموده و از کربن دی اکسید تفکیک نماید. در این پروژه، صرفاً به بررسی وقوع واکنش شیمیایی سوختن درون یک کوره آهک پرداخته شده است. واکنش احتراق تعریف شده در مدل از انجام واکنش شیمیایی بین هوا و متان تشکیل شده است. در بخش میانی کوره و از چهار ورودی جانبی، جریان شامل 0.9 متان (CH4) و 0.1 نیتروژن (N2)، با سرعتی برابر با 1.357 m.s-1 و دمای برابر با 300 K وارد کوره می شود. به طور همزمان، از ناحیه مرکزی در میانه کوره، جریان هوای اولیه و یک جریان سوختی وارد کوره می شوند؛ به طوری که جریان هوا شامل 0.23 اکسیژن (O2) و 0.77 نیتروژن (N2) با سرعتی برابر با 15.1 m.s-1 و دمای برابر با 400 K و جریان سوختی شامل 0.9 متان (CH4) و 0.1 نیتروژن (N2)، با سرعتی برابر با 8.413 m.s-1 و دمای برابر با 300 K می باشد. همچنین به طور همزمان، جریان حامل کلسیم کربنات (CaCO3) یا همان سنگ آهک از بخش بالای کوره با سرعت برابر با 0.0031 m.s-1 و دمای برابر با 300 K وارد شده و به سمت پایین حرکت می کند. همچنین به طور همزمان، جریان هوای ثانویه شامل 0.23 اکسیژن (O2) و 0.77 نیتروژن (N2) با سرعتی برابر با 14.74 m.s-1 و دمای برابر با 300 K از بخش پایین کوره وارد شده و به سمت بالا حرکت می کند. همچنین دو خروجی برای مدل در نظر گرفته شده است؛ بدین ترتیب که محصولات حاصل از واکنش، از خروجی موجود در کف کوره عمودی در فشار اتمسفر خارج می شوند و گازهای اضافی تولیدی به وسیله یک فن مکنده به سمت فضای بیرونی مکش می یابد. ضمناً درون فضای داخلی این کوره از مواد متخلخل استفاده شده است؛ به طوری که ناحیه متخلخل از جنس آلومینیوم و با ضریب تخلخل 0.3 بوده و دارای مقاومت اینرسی برابر با 907.4 1.m-1 و مقاومت لزجی برابر با 1100000 1.m-2 است.

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. مدل مربوط به یک کوره عمودی می باشد که به دلیل ساختار هندسی متقارن و برای کاهش هزینه محاسباتی، به صورت نیمه طراحی شده است. مدل دارای چهار ورودی سوخت در بخش میانی سطح جانبی کوره و یک ورودی سوخت در مرکز کوره بوده، و دارای یک ورودی هوای اولیه در مرکز کوره و یک ورودی هوای ثانویه در بخش پایین کوره، و دارای یک خروجی مخصوص محصولات حاصل در بخش پایین کوره و یک خروجی مخصوص تخلیه گازها در بخش بالای کوره می باشد.

 

 

شبکه ­بندی مدل حاضر با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه ­بندی به صورت بدون سازمان انجام گرفته و تعداد سلول­ های تولیدی معادل با 2219550 می باشد.

 

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

برای شبیه ­سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه­ سازی براساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه ­سازی در هر دو حالت سیالاتی و انتقال حرارتی انجام گرفته است.
  • شبیه ­سازی حاضر از نظر زمانی به صورت پایا (steady) می باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش (gravity) بر روی مدل اعمال شده و مقدار شتاب گرانشی معادل 9.81- m.s-2 تعریف شده است.

 

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است:

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار، دما، سرعت و کسر جرمی O2، CH4، H2O، CO2، N2 و CaCO3 به دست آمده اند. نتایج حاصل در شکل­ های 3 الی 20 نشان داده شده است. از تصاویر نتایج مشخص می شود که در اثر واکنش احتراق بین واکنش دهنده ها (سوخت متان و جریان هوا)، فراورده های واکنش شامل کربن دی اکسید و بخار آب تولید می شود. همچنین زمانی که واکنش احتراق اتفاق می افتد، حرارت قابل توجهی ایجاد می شود. حرارت تولیدی ناشی از واکنش سوختن، می تواند به وقوع واکنش تفکیک کلسیم کربنات یا سنگ آهک و تولید آهک زنده کمک نماید.

 

 

 

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “آموزش شبیه سازی فرایند احتراق درون کوره آهک”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
you tube
logo-samandehi