شماره راهنما :
1484 دكتري
پديد آورنده :
هوشداران، بهار
عنوان :
بررسي تجربي و مدل سازي پيروليز زيست توده با استفاده از بسترهاي سيال فواره اي براي توليد سوخت هاي زيستي
گرايش تحصيلي :
مهندسي شيمي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
هفت، 96ص.: مصور، جدول،نمودار.
استاد راهنما :
مسعود حق شناس فرد، حسين حسيني
استاد مشاور :
محسن نصر اصفهاني
توصيفگر ها :
پيروليز , سوخت زيستي , بستر فواره اي
استاد داور :
نسرين اعتصامي، محمود اشرفي زاده، محسن سليماني
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/08/21
رشته تحصيلي :
مهندسي شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/08/21
چكيده فارسي :
1 چكيده در اين پژوهش يك دستگاه بستر فوارهاي مخروطي در مقياس آزمايشگاهي ساخته شده و براي توليد سوخت زيستي از ضايعات زيستتوده در شرايط پيروليز مورد استفاده قرار گرفته است اثر دماي راكتور بررسي شده و پارامترهايي مانند درصد محصول توليدي و كيفيت سوخت توليدي در يك آزمايش پيوسته و پايا گزارش شدند بصورتي كه حداكثر بازده سوخت زيستي 55 wt بر مبناي خيس در محدوده دمايي 115 524 درجه سانتي گراد به دست آمد همچنين اثر سرعت گاز ورودي زمان ماند و دماي راكتور مورد بررسي قرار گرفت و يك مدل سينتيكي براي تجزبه زيستتوده ارائه گرديد طرح واكنش پيشنهاد شده در اين مدل واكنشهاي اوليه توليد محصوالت از زيستتوده گاز سوخت زيستي و زغال و يك واكنش ثانويه شكست سوخت زيستي را براي توليد گاز در نظر ميگيرد افزودن اين واكنش ثانويه در فاز گاز امكان وارد نمودن اثر زمان ماند در مدل را فراهم كرده كه براي استفاده از آن در افزايش مقياس راكتور بستر فوارهاي مخروطي ضروري ميباشد نشان داده شد كه مدل سينتيكي پيشنهاد شده با دقتي باال نتايج تجربي را در محدوده وسيعي از شرايط پيروليز پيشبيني ميكند در گام بعدي مدلسازي هيدروديناميك انتقال حرارت و انتقال جرم اين سيستم توسط مدلسازي ديناميك سياالت محاسباتي CFD انجام شد به منظور اعتبار سنجي مدل پارامترهاي هيدروديناميكي از جمله افت فشار بستر توزيع دما و كسر حجمي گاز و جامد در راكتور مطالعه شد اثر سرعت ورودي گاز و دماي ديواره و همچنين شرايط مرزي ديواره جامد بر افت فشار و ضريب انتقال حرارت مورد بررسي قرار گرفتند تاثير ضرايب ارتجاع و آيينهاي بر هيدروديناميك و پايداري بستر نيز مورد مطالعه و ارزيابي قرار گرفتند همچنين در ارتباط با انتقال جرم در بستر شبيه سازي توسط CFD با در نظر گرفتن مدل سينتيكي بدست آمده در مرحله قبل انجام شده و ميزان محصوالت توليد شده توسط CFD با نتايج تجربي اعتبارسازي شدند از نتايج چنين استنتاج مي شود كه مدل پيشنهاد شده قابليت پيش بيني هيدروديناميك انتقال حرارت و ميزان توليد سوخت زيستي در بستر فوارهاي مخروطي در شرايط پيروليز را داراست در ارزيابي پارامترهاي طراحي نتايج مدل سازي نشان داد كه ارتفاع بهينه ناحيه مكش و قطر لوله مكش به ترتيب در محدوده 57 1 5 1 سانتيمتر و 53 1 1 سانتيمتر براي بدست آمدن پايدارترين رژيم فوارهاي و در نتيجه ميزان بهينه محصوالت ميباشند اين مقادير بهينه منجر به توليد محصوالت با درصد وزني مشابه با محصوالت به دستآمده در آزمايشهاي تجربي به دست آمده در مدت زمان 51 ثانيه شده و داراي اختالف نسبي در محدوده 51 11 درصد ميباشند با توجه به نتايج لوله مكش باعث گردش بهتر ذرات بستر شده رژيم جريان را تثبيت كرده و ويژگيهاي اختالط را بهبود بخشيده كه منجر به تجزيه بهتر ذرات زيستتوده ميگردد
چكيده انگليسي :
AbstractIn this research a lab scale conical spouted bed reactor was designed and built for examiningthe degradation of biomass feedstock The effect of temperature has been studied andparameters such as the percentage of the product and the quality of the produced fuel werereported in a continuous steady state process In this study the maximum bio oil yield 55 wt on wet basis was obtained at a temperature range of 425 500 C CFD modeling was thencarried out to evaluate hydrodynamic parameters such as bed pressure drop temperaturedistribution solid and gas volume fractions in the reactor The results were compared with theexperimental data The effect of gas inlet velocity and wall temperature as well as the boundaryconditions of the reactor wall on pressure drop and heat transfer coefficient were investigated The impacts of restitution and specularity coefficients on bed hydrodynamics and stability werealso studied In another experiment performing in a batch mode the effect of gas flow rate residence time and reactor temperature were investigated Also a kinetic model for biomassdegradation was introduced The proposed reaction scheme in this model reflects the initialreactions of the production of bio based products gas bio oil and char and a secondarycracking reaction of bio oil to produce gas Adding this secondary reaction in the gas phaseprovides the possibility of introducing the impact of the residence time in the model which isessential for reactor scale up The proposed kinetics model accurately predicts experimentalresults in a wide range of pyrolysis conditions Accordingly this model is a suitable tool forsimulating and scaling up the spouted bed reactor for the fast pyrolysis process Modeling runswere done by CFD to validate these results and the amounts of products generated by modelingwere validated with experimental data Also effect of different geometric parameters on bedstability volume fraction of solid phase and products was studied The results show that CFDmodeling can accurately predict the bed hydrodynamics and product amounts The optimalentrainment zone height and draft tube diameter for achieving the most stable spouting regime which results in optimum products are in the range of 1 5 1 75 and 1 35 1 3 cm respectively According to the results draft tube makes a better circulation of solid particles stabilizes theflow regime and improves mixing characteristics resulting in better degradation of biomassparticles
استاد راهنما :
مسعود حق شناس فرد، حسين حسيني
استاد مشاور :
محسن نصر اصفهاني
استاد داور :
نسرين اعتصامي، محمود اشرفي زاده، محسن سليماني
