Модель тепломассопереноса при пиролизе углеродсодержащей частицы в газовом потоке

С. К. Попов; А. А. Валинеева; Э. А. Сериков

doi:10.34831/EP.2023.20.83.001

Модель тепломассопереноса при пиролизе углеродсодержащей частицы в газовом потоке

С. К. Попов, А. А. Валинеева, Э. А. Сериков

Аннотация

Представлена математическая модель процессов тепломассопереноса при пиролизе одиночной шаровой частицы углеродсодержащего вещества в высокотемпературном газовом потоке. Выполнена программная реализация модели на основе численного метода контрольного объема. Установлено, что предпочтительным вариантом расчетной сетки является вариант с равновеликими контрольными объемами. Выполнена параметрическая идентификация модели на основе сопоставления расчетных и экспериментальных данных. Математическая модель и ее программная реализация могут быть использованы в научных исследованиях и в инженерной практике при создании установок пиролиза, в том числе торрефикации биомассы.

Ключевые слова

пиролиз, тепломассоперенос, математическая модель, торрефикация, биомасса

Полный текст:

PDF

Литература

Puig-Arnavat, Maria. Review and analysis of biomass gasificatio models / Maria Puig-Arnavat, Joan Carles Bruno, Alberto Coronas // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2010. V. 14. P. 2841 – 2851. — DOI: 10.1016/j.rser.2010.07.030.

García, Roberto. Biomass sources for thermal conversion. Techno-economical overview / Roberto Garcнa, Consuelo Pizarro, Antonio G. Lavín, Julio L. Bueno // Fuel. 2017. V. 195. Pp. 182 – 189. — DOI: 10.1016/j.fuel.2017.01.063.

Poudel, Jeeban. A study on torrefaction of food waste / Jeeban Poudel, Tae-In Ohm, Sea Cheon Oh. // Fuel. 2015. V. 140. Pp. 275 – 281. — DOI: 10.1016/j.fuel.2014.09.120.

Валинеева, А. А. Торрефикация — ресурсосберегающее направление термохимической переработки биомассы / А. А. Валинеева, В. А. Масловский, С. К. Попов, И. Н. Свистунов // Вестник МЭИ. — 2021. — № 4. — С. 22 – 36.

Попов, С. К. Теплотехнические характеристики процесса пиролиза отработанных шин / С. К. Попов, В. Д. Ванюшкин, Э. А. Сериков // Вестник МЭИ. — 2021. — № 6. — С. 37 – 48.

Wardach-Swiecicka, I. Modelling thermal behaviour of a single solid particle pyrolysing in a hot gas flow / I. Wardach-Swiecicka, D. Kardaś // Energy, 221 (2021) 119802.

Wardach-Święcicka, I. Modeling of heat and mass transfer during thermal decomposition of a single solid fuel particle / I. Wardach-Święcicka, D. Kardaś // Archives of Thermodynamics, 34 (2013). — No. 2. — Р. 53 – 71.

Справочник по теплообменникам: В 2-х томах. Т. 1 / Пер. с англ., под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 560 с.

Vafai, K. Convective flow and heat transfer in variable-porosity media / K. Vafai // Journal of Fluid Mechanics. — 147 (1984). — Р. 233 – 259.

Валинеева, А. А. Моделирование процесса пиролиза одиночной твердой частицы / А. А. Валинеева, С. К. Попов // Энергосбережение — теория и практика: Труды XI Всероссийской конференции с международным участием (Москва, 10 – 14 октября 2022 г.) — М.: Центр полиграфических услуг «Радуга», 2022. — С. 262 – 267.

Тепловой расчет котельных агрегатов. (Нормативный метод). Под ред. Н. В. Кузнецова и др. — М.: Энергия, 1973. — 296 с.

Патанкар, С. В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: Пер. с англ. / С. В. Патанкар. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 150 с.

Патанкар, С. В. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах: Пер. с англ. Е. В. Калабина; под ред. Г. Г. Янькова / С. В. Патанкар. — М.: Издательство МЭИ, 2003. — 312 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2023.20.83.001