تحلیل حرارتی و مکانیکی کوره دوار رآکتور تولید کربن فعال

ماشین های کشاورزی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 23 آذر 1400  

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.2021.71896.1055

نویسندگان

سجاد نادری پاریزی¹؛ رضا علیمردانی ¹؛ منصوره سلیمانی²؛ حسین موسی زاده¹

¹گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی و فن آوری، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران، کرج، ایران

²گروه مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران

چکیده

کربن فعال یک جاذب با ظرفیت جذب بالا بوده و در فرآیندهای جداسازی مختلف در فازهای مایع و گاز کاربرد دارد. فرآیند اصلی تولید کربن فعال، شامل پیرولیز ماده خام اولیه است و کربن تولید شده در کوره فعال‏سازی، فعال می‌شود. باتوجه به اهمیت مرحله فعال‏سازی در خواص کربن فعال تولیدی، در این مقاله تحلیل حرارتی و مکانیکی کوره بخش فعال‌ساز مورد توجه قرار گرفت. مدل اولیه با نرم‌افزار CATIA V5 R27 طراحی، و با نرم افزار ANSYS R20 تحلیل حرارتی و مکانیکی شد. تغییر طول‌های ناشی از حرارت کوره دوار و همچنین تلفات گرمایی و نحوه گردش جریان گرمایی در داخل کوره بررسی شد. به همین منظور ابتدا تحلیل حرارتی و سیالاتی کوره انجام، سپس نتایج با یک تحلیل مکانیکی ادغام گردید. کوره همراه با واحد گرمایش مرکزی و دامنه اطراف کوره در محیط ANSYS CFX مدلسازی شد. نتایج نشان داد که دمای دیواره داخلی حدود 600°C است. با توجه به میزان دمای داخلی بدنه و با مهار کردن یک سمت کوره که در مدل واقعی توسط واشر جانبی اعمال می‌شود، میزان تغییر طول کوره در راستای محور افقی، معادل 11.75mm محاسبه شد. سپس آزمون تجربی روی مدل واقعی انجام گرفت و نتایج حاصل از تحلیل آماری نشان دهنده عدم وجود اختلاف معنی دار بین نتایج مدلسازی و تجربی می باشد. در نهایت برای مهار آن از غلتک و تکیه گاه‌های مناسب، ورق‌های سایشی همراه با صفحات فشاری و برای مهار تلفات گرمایی از عایق سرامیکی 5 سانتی‌متری استفاده گردید.

کلیدواژه‌ها

بخار آب؛ پیرولیز؛ تحلیل مکانیکی و حرارتی؛ فعال‏سازی؛ کربن فعال

مراجع