МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СУШКИ ТОРФА И БИОМАССЫ В ТЕХНОЛОГИЯХ ПРОИЗВОДСТВА БИОТОПЛИВ

Анотація

Статья посвящена разработке математической модели процесса высокотемпературной сушки торфа и растительной биомассы в технологиях производства твердых биотоплив. Предложенная математическая модель учитывает наиболее характерные стороны процесса высокотемпературной сушки частиц.
По аналогии с процессами, связанными с движением границ фазового раздела, предполагается, что испарение жидкости осуществляется главным образом в узкой зоне, распространяющейся по мере сушки в глубь материала и разделяющей области, занятые паром и жидкостью. Ширина зоны испарения определяется размером клеток или пор сырья, что значительно меньше характерного размера высушиваемого тела и позволяет заменить зону испарения фронтом испарения пренебрежимо малой толщины. В сухой области перемещается только пар, во влажной влагосодержание остается неизменным и равно начальному. Градиент температуры во влажной области отсутствует, т.е. частица прогрета равномерно до температуры фазового перехода. По мере высыхания в сухой области формируется распределение температур, описываемое законами теплопроводности. Скорость продвижения границы сухой зоны определяется из уравнения баланса тепла и влаги на границе фронта испарения. Изменение влагосодержания частицы определяется пропорционально отношению координаты продвижения фронта испарения к радиусу частицы. Для частиц торфа модельным телом принята сфера, для растительной биомассы модельным телом принято цилиндр.
Получены аналитическим путем уравнения позволяют определить время высыхания частиц до заданной влажности. Представлены результаты экспериментальных исследований процесса сушки частиц торфа и
древесины при температурах 120 °С и 140 °С. Подтверждена адекватность математической модели. Среднестатистическое отклонение экспериментальных и расчетных значений не превысило 3%, что позволяетсделать вывод о достаточной точности описания процесса сушки данной моделью и возможности ее применения для разработки инженерных методик расчета и оптимизации режимов работы сушильного оборудования технологий производства твердых биотоплив.