بررسی مدل‏های احتراقی در شبیه‏سازی عددی کوره دوار سیمان

کوره های دوار سیمان به طور گسترده برای تبدیل مواد خام به کلینکر مورد استفاده قرار می گیرند. کارکرد این کوره فرآیندی پیچیده و شامل پدیده‏های گوناگونی است که مهمترین آن‏ها جریان واکنشی مواد بستر، احتراق آشفته سوخت گازی و تشعشع در یک بدنه دوار و اندرکنش حرارتی و جرمی بین بخش‏های مذکور هستند. در کار حاضر با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی، یک مدل عددی برای این کوره ارایه شده است که در آن سه ناحیه احتراق، واکنش مواد بستر و بدنه کوره لحاظ شده است. با شبیه‏سازی دوبعدی متقارن محوری این کوره با استفاده از این مدل، مدل‏های احتراقی واکنشگاه نیمه مخلوط، اتلاف گردابه و مدل کسر مخلوط در کوره‏های دوار سیمان، با استفاده از یک شبکه محاسبات موازی مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به محدوده زیاد عدد دامکولر در میدان کوره (17 > da > 7/0) انتخاب مدل احتراقیِ مناسب دشوار می‏باشد. نتایج نشان دادند که از لحاظ زمان اجرا، مدل واکنشگاه نیمه مخلوط زمان‏برترین و مدل کسر مخلوط سریع‏ترین مدل می‏باشند، در حالی که هر دو مدل فیزیک جریان را نیز به خوبی پیش‏بینی می‏کنند. از جنبه‎ای دیگر نتایج مربوط به کسر مولی گونه co2 نشان دادند که در محاسبه مقادیر گونه‏ها، مدل‏های احتراقی مانند واکنشگاه نیمه مخلوط که در آن‏ها واکنش‏های شیمیایی در محاسبه نرخ احتراق لحاظ می‏شوند و معادلات بقای گونه‏ها برای هر گونه حل می‏شوند، دقت بالاتری دارند.