Modelling of heat and mass transfer mechanisms in the iron ore sintering process

Titel in Übersetzung: Modellierung der Grundmechanismen von Wärme- und Stofftransport im Sinterprozess

Joël Samsu

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Der Sinterprozess stellt einen der wichtigsten Vorbehandlungsschritte in der Eisen und Stahlerzeugung im Rahmen der Hochofenroute dar. Zahlreiche Forschungseinrichtungen weltweit beschäftigen sich mit der Erforschung der Grundmechanismen zur besseren Beherrschbarkeit der Herstellungsprozesse und in der Folge zur Produktion von hochqualitativem Sinter für den Einsatz in der Stahlherstellung. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der numerischen Simulation von Fallbeispielen zur Untersuchung der grundlegenden Mechanismen des Wärme- und Stofftransports sowie der chemischen Reaktionen im Sinterprozess. Die vorliegenden Beispiele wurden mit der finiten Elemente Software COMSOL Multiphysics erstellt. Dabei wurde ein sogenannter "multigeometry approach" angewandt der das Sinterbett in zwei Gebiete teilt, diese separat berechnet und durch Kopplung der beiden Gebiete die Gleichungen für die Wärme- und Stoffaustauschprozesse löst. Die resultienden Temperatur- und Konzentrationsverläufe wurden hinsichtlich der Anwendbarkeit der Software und angewandten Methoden untersucht. In den Fallbeispielen konnte der Wärmeaustausch zwischen Feststoff und Gasphase und das Fortschreiten der Temperatur innerhalb des Sinterbettes modelliert werden. Ebenfalls konnten die Reaktionen in der Gasphase inklusive deren Reaktionraten implentiert und die Konzentrationsverläufe der einzelnen Spezies im Bett dargestellt werden. In einem weiteren Modell wurde die heterogene Reaktion von Sauerstoff und Kohlenstoff als Oberflächenreaktion berechnet und mit dem Wärme- und Stofftransport gekoppelt. Eine Integration der einzelnen Submodelle und Ergänzungen zu den bereits getesteten Fallbeispielen sind notwendig auf dem Weg zu einem vollständigen Modell des Sinterprozesses.
Titel in ÜbersetzungModellierung der Grundmechanismen von Wärme- und Stofftransport im Sinterprozess
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Weiß, Christian, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung19 Dez. 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Sinter Prozess
  • Multiphysics
  • Wärmetransport
  • Stofftransport
  • Festbett

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