بررسی تأثیر جنس صفحات و جریان آب لوله ها بر انتقال حرارت در صفحات خنک کننده در یک کوره بلند

کوره بلند ذوب آهن جهت تولید چدن مورد استفاده قرار می گیرد. این کوره به شکل مخروط ناقص بوده و از سه لایه آجر نسوز، صفحات خنک کننده و صفحات آهنی به ترتیب از داخل به خارج تشکیل شده است. صفحات خنک کننده که حاوی لوله های جریان آب می باشند، گرمای اضافی داخل کوره را (که باعث افزایش بیش از حد دما، از بین رفتن آجرهای نسوز و پایین آمدن راندمان می شود) به بیرون انتقال می دهند. آب سرد وارد لوله ها شده و از طرف دیگر صفحات آب گرم خارج می گردد. در این مقاله ابتدا معادله سه بعدی انتقال حرارت هدایت با استفاده از المانهای مکعبی شکل ایزوپارامتریک با شرایط مرزی مختلف شامل جابجائی، تشعشع و اعمال شارگرمایی به روش اجزاء محدود حل شده و نتایج و روابط موازنه گرمائی سیال داخل لوله همزمان کوپل و حل شده اند. سپس نرم افزار تدوین شده از نطر دقت و کارآئی کنترل گردیده و در انتها دیواره آجری و صفحات خنک کننده با لوله حاوی جریان سیال مدلسازی گردیده است. به منظور کنترل دقت محاسباتی برنامه کامپیوتری ابتدا مسئله انتقال حرارت دو بعدی و سپس سه بعدی حل گردید و ادامه مقایسه نتایج تحلیلی و عددی دقت برنامه تدوین شده را تأیید نمود. پس از کنترل دقت برنامه، توزیع دما در صفحه خنک کننده بررسی گردید. بررسیها نشان می دهد در صورت فولادی بودن جنس صفحات بدلیل ایجاد مقاومت حرارتی کهش می یابد. با جاری شدن آب ضریب هدایت قسمتی از صفحه افزایش یافته و در نتیجه انتقال گرما افزایش می یابد. تأثیر دو جنسی بودن لایه های صفحات خنک کننده (شامل فولاد و آجرنسوز) با ضرائب هدایت ثابت و متغییر (فولاد) نز در این مقاله بررسی گردیده است.