Математичне моделювання динаміки сушіння біомаси
DOI:
https://doi.org/10.32347/2310-0516.2019.12.42-50Ключові слова:
біомаса, сушка, математичне моделювання, циліндрична частка, барабанна сушарка, чи-сельні методи.Анотація
Розроблено математичну модель та чисельний метод розрахунку динаміки тепло-масопереносу при сушінні біомаси, що використовується в якості сировини при виробництві паливних пелет. Математична модель будувалася на базі диференціального рівняння переносу субстанції (енергії, маси, імпульсу) для систем, що деформуються. Отримані результати чисельного моделювання підтверджені фізичним експериментом по зневодненню частинок енергетичної верби в потоці повітря. Це свідчить про адекватність математичної моделі, ефективності методу її реалізації і дозволяє використовувати її для дослідження динаміки тепломасопереносу при сушінні частинок різних видів подрібненої біомаси; визначати час досягнення рівноважного вологовмісту в залежності від властивостей матеріалу і сушильного агента. Результати дослідження дозволяють вибирати оптимальні режимні параметри процесу з точки зору зниження енерговитрат і забезпечення якості висушуваного продукту.
Посилання
ЛІТЕРАТУРА
Colauzzi M., Serra P., Amaducci S. Variety earliness effect on field drying of biomass sorghum. Biomass and Bioenergy. Vol. 115. 2018. 160-173p.
Munna Verma, Chanchal Loha, Amar Nath Sinha, Pradip Kumar Chatterjee. Drying of biomass for utilising in co-firing with coal and its impact on environment – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 71. 2017. 732-741p
Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дис-персних материалов. М.: Химия, 1988. 352 с.
Gregg S.J., Sing K.S.W. Adsorption, Surface Area and Porosity. London : Academic Press INC, 1982, 313 p.
Conghui Gu, Zhulin Yuan, Shanshan Sun, Lei Guan, Kai Wu. Simulation investigation of drying characteristics of wet filamentous biomassparticles in a rotary kiln. Fuel Processing Technology. 2018. Vol. 178. 344-352p.
Geert Haarlemmer. Simulation study of improved biomass drying efficiency for biomass gasification plants by integration of the water gas shift section in the drying process. Biomass and Bioenergy. 2015. Vol. 81. 129-136p.
Whitaker S. Simultaneous heat and momen-tum transfer in porous media: a theory of drying. Advavce in Heat Transfer. Academic Press, New York. 1977. 119–203р.
Снєжкін Ю.Ф., Шапар Р.О., Боряк Л.А., Дабіжа Н.О. Оптимізація процесу сушіння рослинних матеріалів. Наукові праці. 2006, Вип. 28, Т. 2, С. 219 – 222.
Paraschiv Lizica Simona , Paraschiv Spiru, Ion V. Ion Mathematical modelling of sawdust drying process for biomass pelleting . Energy Procedia. 2017. Vol. 141. 150-154 p.
Xiyan Li, Chungen Yin. A drying model for thermally large biomass particle pyrolysis. Energy Procedia. 2019. Vol. 158. 1294-1302p.
Сорокова Н.М. Математичне моделювання динаміки сушіння капілярно-пористих тіл циліндричної форми кінцевої довжини. Харчова промисловість. 2008. №6. С. 67 – 69.
Nikitenko N.I., Snezhkin Yu.F., So-rokovaya N.N. Mathematical simulation of heat and mass transfer, phase conversions, and shrinkage for optimization of the process of drying of thermolabile materials. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2005. vol.78. no 1. January. 75–89р.
Nikitenko N.I. Problems of the radiation theory of heat and mass transfer in solid and liquid media. Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal. 2000. vol.73, no 4. January.p 840-848р.
Nikitenko N.I. Investigationof the Dynamics of Evaporation of Condensed Bodies on the Basis of the Law of Spectral-Radiation Intensity of Particles”, Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 2002. vol.75. no 3. 684–692р. Инж.-физ. журн. 2002. Т.75б № 3. С. 128–134.
Никитенко Н.И., Снежкин Ю.Ф., Сороковая Н.Н., Кольчик Ю.Н. Молекулярно-радиационная теория и методи расчета тепло- и массообмена. Киев : Наукова думка, 2014. 744 с.
Ликов А.В. Теория сушки. М. : Энергия, 1968. 372 с.
Nikitenko N.I., Kolchik Yu.N. Method of canonical elements for modeling the transfer processes in multiply connected domains of arbitrary shape. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. 1999. vol.72. no 5. September. 808–814р.
Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М. : Энергоиздат, 1981. 416 с.
Nikitenko N.I., Kolchik Yu.N., Nikitenko N. N. Numerical method of solving heat conduction problems for bodies of complex geometry. Journal of engineering physics. 1991. November, Vol. 61, Issue 5. 1430–1435р.
Сороковая Н.Н., Коринчук Д.Н., Кольчик Ю.Н. Математическая модель и методрасчета динамики сушки биомасси при производстве пеллет. Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання.2018. Вип.27. С 41-48.
REFERENCES
Colauzzi M., Serra P., Amaducci S. (2018). Variety earliness effect on field drying of biomass sorghum. Biomass and Bioenergy. Vol. 115. 160-173.
Munna Verma, Chanchal Loha, Amar Nath Sinha, Pradip Kumar Chatterjee (2017). Drying of biomass for utilising in co-firing with coal and its impact on environment – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews. Vol. 71. 732-741.
Mushtaev V.I., Ulyanov V.M. (1988). Drying dispersed materials. M. : Chemistry, 352.
Gregg S.J., Sing K.S.W. Adsorption, Surface Area and Porosity. London : Academic Press INC, 1982, 313.
Conghui Gu, Zhulin Yuan, Shanshan Sun, Lei Guan, Kai Wu. (2018). Simulation investigation of drying characteristics of wet filamentous biomassparticles in a rotary kiln. Fuel Processing Technology. Vol. 178. 344-352.
Geert Haarlemmer (2015). Simulation study of improved biomass drying efficiency for biomass gasification plants by integration of the water gas shift section in the drying process. Biomass and Bioenergy. Vol. 81. 129-136.
Whitaker S. (1977). Simultaneous heat and momentum transfer in porous media: a theory of drying. Advavce in Heat Transfer. Academic Press, New York. 119–203р.
Snuzhkin Y.F., Shapar R.O., Boryak L.A., Dabizhа N.O. (2006). Optimization of the process of growing roslinnyh materіal. Scientific works, issue. 28, vol. 2, 219-222.
Paraschiv Lizica Simona , Paraschiv Spiru, Ion V. Ion (2017). Mathematical modelling of sawdust drying process for biomass pelleting . Energy Procedia. Vol. 141. 150-154.
Xiyan Li, Chungen Yin (2019). A drying model for thermally large biomass particle pyrolysis. Energy Procedia. Vol. 158. 1294-1302.
Sorokova N.M. (2008). Matematychne modeliuvannia dynamiky sushinnia kapiliarno-porystykh til tsylindrychnoi formy kintsevoi dovzhyny. Kharchova promyslovist, no. 6, 67-69.
Nikitenko N.I., Snezhkin Yu.F., Sorokovaya N.N. (2005). Mathematical simulation of heat and mass transfer, phase conversions, and shrinkage for optimization of the process of drying of thermolabile materials. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. vol.78. no 1. January. 75–89.
Nikitenko N.I. (2000). Problems of the radiation theory of heat and mass transfer in solid and liquid media. Inzhenerno-Fizicheskii Zhurnal. vol.73, no 4. January.p 840-848.
Nikitenko N.I. (2002). Investigationof the Dynamics of Evaporation of Condensed Bodies on the Basis of the Law of Spectral-Radiation Intensity of Particles”, Journal of Engineering Physics and Thermophysics. vol.75. no 3. 684–692.
Nikitenko N.I., Snezhkin Yu.F., Soroko-vaya N.N., Kolchik Yu.N. (2014). Molekulyarno-radiatsionnaya teoriya i metodyi rascheta teplo- i massoobmena. Kiev: Naukova dumka.
Lyikov A.V. (1968). Teoriya sushki. M. : Energiya.
Nikitenko N.I., Kolchik Yu.N. (1999). Method of canonical elements for modeling the transfer processes in multiply connected domains of arbitrary shape. Journal of Engineering Physics and Thermophysics. vol.72. no 5. September. 808–814.
Isachenko V.P., Osipova V.A., Sukomel A.S. (1981). Teploperedacha. M. : Energoizdat, 416.
Nikitenko N.I., Kolchik Yu.N., Nikitenko N. N. (1991). Numerical method of solving heat conduction problems for bodies of complex geometry. Journal of engineering physics..November, Vol. 61, Issue 5. 1430–1435.
Sorokova N.N., Korinchuk D.N., Kolchyk Ju.N. (2018). Mathematical model and method for calculating the dynamics of biomass drying in the production of pellets. Ventilation, lighting and heat supply. 27. 41-48.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Natalia Sorokova, Julia Kolchyk
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
