دانشگاه صنعتی شاهرود مکانیک سازه ها و شاره ها 2251-9475 15 1 2025 03 21 Thermal Design of Midrex Direct Reduction Plant Recuperator طراحی حرارتی ریکوپراتور واحد احیاء مستقیم آهن مبتنی بر فناوری میدرکس 33 49 3483 10.22044/jsfm.2025.15218.3909 FA رامین حاجیان استادیار مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)، سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران، تهران، ایران امید مهدوی کشاور کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک (تبدیل انرژی)، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران مجتبی رستگار کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، شرکت فولاد اسرار، تهران، ایران فرزاد کریمی کارشناسی ارشد مهندسی مواد، شرکت فولاد اسرار، تهران، ایران Journal Article 2024 10 28 One of the important components of the sponge iron production line in the Midrex process is the recuperator. Midrex recuperator has the role of heat exchange between combustion products exiting from the reformer and three independent streams of combustion air, natural gas and feed gas. The optimal performance of this recuperator is important from various aspects and it is necessary to acquire the technical knowledge of the thermal design of the recuperator for both its design and prediction of its thermal-hydraulic behavior. The current research addresses the thermal design of such recuperators with two design and off-design approaches. In this regard, relevant actions including the development of correlations for thermophysical properties of fluids in the form of polynomial functions of temperature, extraction and use of suitable thermal and hydraulic relations (among the large number of relations provided in the sources) and developing a solution algorithm considering interactions of tube-bundles were implementd. Also, the process of design calculations has been validated utilizing available data. Finally, as case studies, two different designs are presented for a specific set of process conditions. یکی از اجزاء مهم خط تولید آهن اسفنجی در فرآیند میدرکس، سامانه بازیافت حرارت (ریکوپراتور) است. ریکوپراتور میدرکس نقش تبادل حرارت بین محصولات احتراق خروجی از ریفورمر و سه جریان مستقل هوای احتراق، گاز طبیعی و گاز تغذیه را دارا است. عملکرد بهینه این ریکوپراتور از جهات مختلف حائز اهمیت بوده و کسب دانش فنی طراحی حرارتی ریکوپراتور با دو هدف اصلی طراحی و همچنین پیش‌بینی رفتار حرارتی- هیدرولیکی آن ضروری است. پژوهش حاضر به محاسبات حرارتی-هیدرولیکی این نوع ریکوپراتور پرداخته و در همین راستا برای اولین بار اقدامات متعددی شامل توسعه روابط خواص ترموفیزیکی به صورت توابع چند جمله‌ای از دما برای جریان‌های تشکیل دهنده ریکوپراتور، استخراج و استفاده از روابط انتقال حرارتی و هیدرولیکی مناسب (از میان تعداد بسیار زیاد روابط ارائه شده در منابع) و تدوین الگوریتم حل با احتساب برهم‌کنش دسته‌لوله‌ها انجام شده است. همچنین فرآیند محاسبات حرارتی به کمک داده‌های موجود اعتبارسنجی شده است. در همین راستا و در قالب مطالعات موردی، برای یک مجموعه شرایط فرآیندی مشخص دو طرح مختلف ارائه و نتایج مربوطه مقایسه شده است. https://jsfm.shahroodut.ac.ir/article_3483_9981283eafc08d2b2034e003536dc9c0.pdf