ارائه‌کننده:  فاطمه اسکندری استاد راهنما: دکتر محمد ضابطیان طرقی استاد مشاور:  دکتر علیرضا رهبری استاد ناظر داخلی اول:  دکتر رضا مداحیان استاد ناظر داخلی دوم: دکتر محمدجعفر سبحانی استاد ناظر خارجی اول: دکتر مقداد صفاری پور استاد ناظر خارجی دوم: دکتر احسان هوشفر تاریخ: ۱۴۰۴/۰۷/۳۰ ساعت: ۱۳:۰۰ مکان: دانشکده فنی و مهندسی، کلاس پ6

چکیده: با توجه به نیاز صنایع فولاد به فرآیندهای گرمایش با راندمان بالا و کم‌آلاینده، فناوری احتراق MILD به‌عنوان رویکردی نوین در بهبود یکنواختی دما و کاهش انتشار آلاینده‌ها مطرح شده است. از آن‌جا که ساخت و اصلاح کوره‌های صنعتی پرهزینه است، بهره‌گیری از روش‌های مقیاس‌سازی برای ارزیابی عملکرد این فناوری در مقیاس آزمایشگاهی و پیش‌بینی رفتار آن در مقیاس صنعتی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این رساله، فرآیند مقیاس‌سازی و بهبود عملکرد یک کوره آزمایشگاهی MILD با هدف گرمایش شمش‌های فولادی مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا، روش‌های مختلف مقیاس‌سازی شامل CK، CM، CV، CRT  و روش‌های کول و کومار در شرایط احتراق MILD و بدون حضور مصرف‎کننده حرارت مورد ارزیابی قرار گرفتند. در این راستا یک کوره آزمایشگاهی با توان 10 کیلووات به توان 50 کیلووات مقیاس شد و تمامی پارامترهای حاکم بر عملکرد کوره‌های گرمایش مجدد شامل دما، یکنواختی دما، انتشار CO و NO_X لحاظ گردید. نتایج نشان داد که روش CK با اختلاف نسبی کمتر از % 2/1 در دمای متوسط، % 22/0در یکنواختی دما و % 8/3 در انتشار CO بهترین تطابق را با حالت پایه دارد و روش CM با انحراف‌های اندکی بیشتر در رتبه بعدی قرار گرفت. سایر روش‌ها به دلیل انحرافات قابل توجه در دما و انتشار CO برای مقیاس‌سازی این نوع کوره مناسب نبودند. تمامی روش‌های مقیاس‌سازی، انتشار NO_X کمتر از  ppm۲ را پیش‌بینی کردند که نشان‌دهنده استقلال انتشار این آلاینده از روش مقیاس‌سازی در احتراق بدون شعله است . در گام بعد، تأثیر حضور شمش فولادی به‌عنوان دریافت‌کننده حرارت در مقیاس کردن یک کوره 10 کیلوواتی با احتراق MILD به توان 50 کیلووات با استفاده از روش CK مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کاهش نسبت اتلاف حرارت دیواره‎ها نسبت به توان ورودی، سبب افزایش دمای محصولات احتراق و به دنبال آن افزایش دمای شمش تا حدود 100 کلوین گردید. علاوه بر این، تأثیر بازچرخش خارجی گازهای احتراقی بر یکنواختی دمای شمش‎های فولادی به عنوان یک عامل کلیدی در بهبود کیفیت محصول تحلیل شد. افزایش درصد بازچرخش موجب بهبود یکنواختی حرارتی شد، اما بازچرخش‌های بالاتر از %۲۰ دمای متوسط شمش‌ها را به کمتر از ۱۵۰۰ کلوین کاهش داد که پایین‌تر از دمای هدف گرمایش شمش‌ها بود. بهترین تعادل میان دستیابی به دمای هدف و یکنواختی دما در بازچرخش %۱۰ حاصل شد. یافته‌های این رساله، چارچوبی جامع برای انتخاب روش مقیاس‌سازی مناسب و درصد بازچرخش مناسب در احتراق MILD فراهم می‌آورد و می‌تواند به کاهش احتمال خطا در طراحی صنعتی و بهبود کیفیت محصول نهایی در کوره‌های عملیات حرارتی کمک نماید.