Розробка єдиної моделі ідентифікації складу продуктів спалювання, газіфікіціі і повільного піролізу
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.176422Ключові слова:
вуглеводнева сировина, спалювання, газифікація, піроліз, єдина модель, ідентифікація складу продуктівАнотація
Розглянуто процеси спалювання, газифікації та повільного піролізу. Загальноприйнятий підхід передбачає використання індивідуальних моделей для опису окремих процесів. При набутті параметрами значень близьких до межевих процесів точність опису розглянутих явищ знижується. Зазначені процеси не мають між собою різких меж і можуть плавно переходити з одного в інший при зміні зовнішніх впливів. При схожості фізико-хімічних процесів, склад продуктів реакцій, які визначаються на межах з використанням суміжних моделей, різняться. У найбільш загальному вигляді завдання, пов'язані зі спалюванням, газифікацією і повільним пиролизом, вирішуються на основі єдиної моделі. Рішення ускладнюється можливістю непередбачуваної зміни складу вихідних речовин. Крім того, вони можуть знаходиться в різних фазових станах: газоподібному, рідкому, твердому.
За основу єдиної моделі прийнята розроблена раніше система рівнянь, що описує процес спалювання органічного палива невідомого складу. Параметрами моделі, які визначаються, є парціальні тиски продуктів реакції. При такому підході їхній стан вважається газоподібним. Особливістю єдиної моделі, яка пропонується, є можливість урахування в продуктах реакції конденсованої фази (вуглистого залишку), характерного для повільного піролізу.
Для єдиної моделі, яка описує процеси спалювання, газифікації та піролізу, процеси розрахунків мають відмінності. При дослідженні процесів спалювання та газифікації визначається температура продуктів реакції спираючись на рівність їх ентальпії та ентальпії вихідних речовин. При дослідженні процесу піролізу температура реакції і, відповідно, її продуктів задається. Знайдений склад продуктів і задана температура дозволяють розрахувати їх ентальпію. По різниці між знайденою ентальпією і ентальпією вихідних речовин може бути розраховано необхідну кількість енергії у формі тепла для забезпечення реакції піролізу.
Для підтвердження адекватності моделі проведено розрахунки випадків спалювання і газифікації газоподібних (метан), рідких (етиловий спирт) і твердих (деревина сосни) речовин. Для деревини сосни виконаний розрахунок повільного піролізу. Збіг результатів з наявними в літературі даними довів допустимі для інженерних розрахунків відносні похибки.
На основі спільного використання моделі і розробленого раніше способу визначення складу суміші газів в процесі її спалювання запропонований метод ідентифікації в режимі реального часу складу вуглеводневих сполук горючих речовин в різних агрегатних станахПосилання
- Brown, R. C. (Ed.) (2019). Thermochemical Processing of Biomass: Conversion into Fuels, Chemicals and Power. Wiley. doi: https://doi.org/10.1002/9781119417637
- Eman, A. E. (2015). Gas flaring in industry: an overview. Petroleum & Coal, 57 (5), 532–555. Available at: http://large.stanford.edu/courses/2016/ph240/miller1/docs/emam.pdf
- Rousta, K., Ekström, K. (2013). Assessing Incorrect Household Waste Sorting in a Medium-Sized Swedish City. Sustainability, 5 (10), 4349–4361. doi: https://doi.org/10.3390/su5104349
- Maksimov, M., Brunetkin, A., Bondarenko, A. (2013). Model and method for determining conditional formula hydrocarbon fuel combustion. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (66)), 20–27. Available at: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/18702/17074
- Brunetkin, O., Davydov, V., Butenko, O., Lysiuk, G., Bondarenko, A. (2019). Determining the composition of burned gas using the method of constraints as a problem of model interpretation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (6 (99)), 22–30. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.169219
- Kozlov, A., Svishchev, D., Donskoy, I., Keiko, A. V. (2012). Thermal analysis in numerical thermodynamic modeling of solid fuel conversion. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 109 (3), 1311–1317. doi: https://doi.org/10.1007/s10973-012-2626-6
- Leibbrandt, N. H., Aboyade, A. O., Knoetze, J. H., Görgens, J. F. (2013). Process efficiency of biofuel production via gasification and Fischer–Tropsch synthesis. Fuel, 109, 484–492. doi: https://doi.org/10.1016/j.fuel.2013.03.013
- Czajczyńska, D., Anguilano, L., Ghazal, H., Krzyżyńska, R., Reynolds, A. J., Spencer, N., Jouhara, H. (2017). Potential of pyrolysis processes in the waste management sector. Thermal Science and Engineering Progress, 3, 171–197. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsep.2017.06.003
- Chen, D., Yin, L., Wang, H., He, P. (2014). Pyrolysis technologies for municipal solid waste: A review. Waste Management, 34 (12), 2466–2486. doi: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.08.004
- Biswal, B., Kumar, S., Singh, R. K. (2013). Production of Hydrocarbon Liquid by Thermal Pyrolysis of Paper Cup Waste. Journal of Waste Management, 2013, 1–7. doi: https://doi.org/10.1155/2013/731858
- Radojević, M., Janković, B., Jovanović, V., Stojiljković, D., Manić, N. (2018). Comparative pyrolysis kinetics of various biomasses based on model-free and DAEM approaches improved with numerical optimization procedure. PLOS ONE, 13 (10), e0206657. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206657
- Glushko, V. P. (Ed.) (1973). Termodinamicheskie i teplofizicheskie svoystva produktov sgoraniya. Vol. 3. Topliva na osnove kisloroda i vozduha. Moscow: VINITI, 624.
- Brunetkin, A. I., Maksimov, M. V. (2015). The method for determination of a combustible gase composition during its combustion. Naukovyi visnyk Natsionalnoho hirnychoho universytetu, 5, 83–90. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2015_5_16
- Maksimov, M. V., Brunetkin, A. I., Maksimenko, A. A., Lysyuk, O. V. (2018). Mathematical model of determination of composition of mixture of hydrocarbonic acid-containing gases of combused fuel. Vcheni zapysky Tavriiskoho natsionalnoho universytetu imeni V. I. Vernadskoho. Seriia: Tekhnichni nauky, 29 (68), 77–84. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/sntuts_2018_29_1(2)__17
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Olexander Brunetkin, Maksym V. Maksymov, Andrii Maksymenko, Maksym M. Maksymov
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
