68

Введение. В данной статье изучена кинетика процесса пиролиза
биомассы частиц отходов подсолнечника на основе программного обеспечения (ПО) Comsol
multiphysics, которая позволяет определить скорость химических реакций, происходящих в
процессе разложения материала, и выявить основные факторы, влияющие на скорость и
эффективность пиролиза. Полученные модели довольно хорошо описывают тенденции
изменения температур. Был сделан вывод, что процесс пиролиза биомассы частицы
отходов подсолнечника происходил в диапазоне температур 440-717 К. При температуре
440 К биомасса начала терять массу, а потеря массы остановилась при температуре 717
К. Кинетические параметры были рассчитаны методом Киссенжер. Для вычислений
кинетических и постоянных параметров использовался метод наименьших квадратов и
корреляционный анализ. Результаты будут полезны в будущем для оптимизации процесса и
условий процесса пиролиза биомассы.
Методы и материалы. Для проведения анализа в данном исследовании использовалась
биомасса отходов подсолнечника, так как данная биомасса имеет высокие тепловые
способности и высоким выходом бионефти. Размер частиц составлял 0,02 м2, использованы
теплофизические свойства подсолнечника. Анализ проводился с применением программного
обеспечения Comsol Multiphysics.
Результаты. При моделировании процесса пиролиза биомассы отходов подсолнечника
на основе ПО Comsol Multiphysics, для измерения изменения температур были установлены
температурные датчики на поверхности биомассы и в центре биомассы. Получены данные
изменения температуры в зависимости от времени. Полученные модели довольно хорошо
описывают тенденции изменения температур, особенно температуры в центре биомассы.
Заключение. Кинетические параметры были рассчитаны методом Киссенжер. Для
вычислений кинетических и постоянных параметров использовался метод наименьших
квадратов и корреляционный анализ. Результаты будут полезны в будущем для
оптимизации процесса условий процесса пиролиза биомассы. В методе Киссинджера
кинетические параметры были одинаковыми для всего процесса пиролиза. Коэффициент
корреляции между температурой и скоростью нагрева в модели равен 0,86.

  • Web Address
  • DOI
  • Date of creation in the UzSCI system 16-09-2024
  • Read count 68
  • Date of publication 18-03-2024
  • Main LanguageRus
  • Pages43-51
Русский

Введение. В данной статье изучена кинетика процесса пиролиза
биомассы частиц отходов подсолнечника на основе программного обеспечения (ПО) Comsol
multiphysics, которая позволяет определить скорость химических реакций, происходящих в
процессе разложения материала, и выявить основные факторы, влияющие на скорость и
эффективность пиролиза. Полученные модели довольно хорошо описывают тенденции
изменения температур. Был сделан вывод, что процесс пиролиза биомассы частицы
отходов подсолнечника происходил в диапазоне температур 440-717 К. При температуре
440 К биомасса начала терять массу, а потеря массы остановилась при температуре 717
К. Кинетические параметры были рассчитаны методом Киссенжер. Для вычислений
кинетических и постоянных параметров использовался метод наименьших квадратов и
корреляционный анализ. Результаты будут полезны в будущем для оптимизации процесса и
условий процесса пиролиза биомассы.
Методы и материалы. Для проведения анализа в данном исследовании использовалась
биомасса отходов подсолнечника, так как данная биомасса имеет высокие тепловые
способности и высоким выходом бионефти. Размер частиц составлял 0,02 м2, использованы
теплофизические свойства подсолнечника. Анализ проводился с применением программного
обеспечения Comsol Multiphysics.
Результаты. При моделировании процесса пиролиза биомассы отходов подсолнечника
на основе ПО Comsol Multiphysics, для измерения изменения температур были установлены
температурные датчики на поверхности биомассы и в центре биомассы. Получены данные
изменения температуры в зависимости от времени. Полученные модели довольно хорошо
описывают тенденции изменения температур, особенно температуры в центре биомассы.
Заключение. Кинетические параметры были рассчитаны методом Киссенжер. Для
вычислений кинетических и постоянных параметров использовался метод наименьших
квадратов и корреляционный анализ. Результаты будут полезны в будущем для
оптимизации процесса условий процесса пиролиза биомассы. В методе Киссинджера
кинетические параметры были одинаковыми для всего процесса пиролиза. Коэффициент
корреляции между температурой и скоростью нагрева в модели равен 0,86.

№ Author name position Name of organisation
1 Mamatkulova S.G. докторант Каршинский инженерно-экономический институт
№ Name of reference
1 Jaroenkhasemmeesuk C., Tippayawong N., Thermal degradation kinetics of sawdust at intermediate heating rates, Appl. Therm. Eng., 103 (2016), pp. 170-176.
2 Uzakov G., Mamatkulova S., Ergashev, S.: Thermal mode of the condenser of a pyrolysis bioenergy plant with recuperation of secondary thermal energy. E3S Web of Conferences, 411, 01021, (2023).
3 Haykiri-Acma, H.,Yaman, S. and Kucukbayrak, S., “Effect of heating rate on the pyrolysis yields of rapeseed”, Renewable Energy, Vol. 31, (2006), 803-810. http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2005.03.013
4 Islam, M.A., Auta, M., Kabir, G. and Hameed, B.H., “A thermogravimetric analysis of the combustion kinetics of karanja (Pongamiapinnata) fruit hulls char”, Bioresource Technology, Vol. 200, (2016), 335-341. (http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2015.09.057).
5 Uzakov G., Mamatkulova S., Ergashev Sh. and el. Modeling of heat exchange processes in a condenser of a pyrolysis bioenergy plant. BIO Web Conf., 71 02021. DOI: https://doi.org/10.1051/bioconf/20237102021, (2023).
6 Mishra, G., Kumar, J. and Bhaskar, T., “Kinetic studies on the pyrolysis of pinewood”, Bioresource Technology, Vol. 182, (2015), 282-288. (http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2015.01.087).м
7 Mamatkulova S. G. and Uzakov G. N.: Modeling and calculation of the thermal balance of a pyrolysis plant for the production of alternative fuels from biomass. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science Т 1070 1, (2022).
8 Damartzis, Th., Vamvuka, D., Sfakiotakis, S. and Zabaniotou, A., “Thermal degradation studies and kinetic modeling of cardoon (Cynaracardunculus) pyrolysis using thermogravimetric analysis (TGA)”, Bioresource Technology, Vol. 102, (2011), 6230-6238. http://dx.doi.org/10.1016/j.biortech.2011.02.060
9 Zhai, M., Li, G., Zhang, Y., Dong, P., Qi, G. and Huang, Y., “Kinetic parameters of biomass pyrolysis by TGA”, Bio Resources, Vol. 4, (2016), 8548-8557. (http://dx.doi.org/10.15376/biores.11.4.8548-8557).
10 Kaczor Z., Buliński Z., Werle S.: Modelling approaches to waste biomass pyrolysis: a review, Renewable Energy, 2020, Volume 159, Pages 427-443, ISSN 0960-1481, https://doi.org/10.1016/j.renene.2020.05.110.
11 Mamatkulova S. Comsol multiphysics yordamida oʻsimlik biomassasining piroliz jarayonini modellashtirish. Innovatsion texnologiyalar 3(52), 2023.
12 Singh S, Sawarkar AN. Thermal decomposition aspects and kinetics of pyrolysis of garlic stalk. Energy Sources, Part A:Recovery. Utilization, and Environmental Effects 2020. https://doi.org/10.1080/15567036.2020.1716891
13 Singh P, Singh R.K., Gokul P.V., Hasan S.H., Sawarkar A.N. Thermal degradation and pyrolysis kinetics of two Indian rice husk varieties using thermogravimetric analysis. Energy Sources, Part A: recovery, Utilization, and Environmental Effects; 2020. https://doi.org/10.1080/15567036.2020.1736215
14 Heydari, M., Rahman, M. and Gupta, R., “Kinetic study and thermal decomposition behavior of lignite coal”, International Journal of Chemical Engineering, Vol. 2015, (2015), 1-9. (http://dx.doi.org/10.1155/2015/481739).
Waiting