Endüstriyel tav fırını reküperatörünün statik ve dinamik simulasyonu

Abstract

Bu çalışmada, KARDEMİR Demir Çelik Fabrikasında bulunan çapraz akışlı iki geçişli endüstriyel tav fırını reküperatörünün statik ve dinamik simülasyonu yapılmıştır. Statik simülasyonda reküperatör alt bölümlere (hücrelere) ayrılarak reküperatör ağına dönüştürülmüştür. Reküperatör ağına dönüştürülen sistem matris denklemleriyle tanımlanarak reküperatör içerisindeki ve sistem çıkışındaki sıcaklıklar iterasyona başvurulmadan yüksek bir doğrulukta elde edilmiştir. Dinamik simülasyonda reküperatörün ani sıcaklık değişimlerinde gösterdiği davranışlarının izlenmesi amaçlanmıştır. Reküperatör hücrelere bölünerek sıcak akış, reküperatör borusu ve soğuk akış arasındaki ısı transfer denklemleri matris formunda yazılarak Microsoft Visual Basic programı yardımıyla çözülmüştür. Statik simülasyon sonucunda reküperatöre 20°C'de giren yakma havası 570°C'de çıkarken, reküperatöre 800°C'de giren baca gazı 390°C'de çıkmıştır. Dinamik simülasyon sonucunda ise farklı yakma havası ve baca gazı giriş sıcaklıkları, farklı akışkandebileri, farklı toplam ısı transfer katsayıları ve farklı ısı transfer yüzey alanları için reküperatördeki sıcaklık dağılımları belirlenmiştir. Statik ve dinamik simülasyonlardan elde edilen sonuçlar reküperatörün firma dizayn değerleriylekarşılaştırılmış, firma dizayn değeri 575°C olarak verilen yakma havası çıkış sıcaklığı 570°C, 385°C olarak verilen baca gazı çıkış sıcaklığı ise 390°C olarak bulunmuştur. Buna göre reküperatörün baca gazı çıkış sıcaklığı dizayn değerinden 5°C yüksek, yakma havası çıkış sıcaklığı ise 5°C düşük olduğu görülmüştür.

In this study, static and dynamic simulation of an industrial furnace recuperator in KARDEMİR Iron Steel Factory is made. In static simulation by the division of recuperator into sub sections, recuperator converted to a recuperator network. The network is described by the way of matrixes, the temperature distribution and outlet temperatures of the recuperator are obtained without iterations. In dynamic simulation to monitor the behavior of the recuperator under sudden heat differences, recuperator is divided into sub sections and heat transfer equations between hot stream, recuperator pipe and cold stream are converted to matrix equations and solved with Microsoft Visual Basic software. As a result of static simulation, the 20°C air is heated to 570°C and the 800°C flue gas is cooled to 390°C. As a result of dynamic simulation, temperature distribution under the different air and flue gas temperatures, flow rates, overall heat transfer coefficients and heat transfer areas conditions is observed and given by the graphics. The results of static and dynamicsimulations were compared with the company?s design values. Between the simulation results and the design values %1 difference were determined.