Разработанная математическая модель с точностью до 5% рассчитывает все процессы в сушильной камере и в перспективе поможет создавать энергоэффективное оборудование для сушки древесной биомассы, сообщили ТАСС в пресс-службе Томского политехнического университета (ТПУ).
«Ученые ТПУ вместе с коллегами из МАИ экспериментально определили степень влияния толщины слоя отходов деревообработки — древесной биомассы — на характеристики и условия тепло- и массопереноса в процессе обезвоживания. Полученные результаты легли в основу математической модели, которая в перспективе может быть использована для проектирования энергоэффективных систем сушки биомассы для применения в возобновляемой энергетике», — сообщили в вузе.
Древесные отходы — опилки, кора и щепа — считаются перспективным возобновляемым топливом: при сжигании они выделяют столько же углекислого газа, сколько дерево поглотило при росте. Однако свежая биомасса содержит от 10% до 50% влаги, поэтому перед использованием ее нужно сушить в крупных промышленных установках. Но точных математических моделей, описывающих поведение измельченной древесины в таких сушилках, до сих пор нет.
По словам руководителя гранта Натальи Нигай, эксперименты ученых показали: если слой измельченной древесины толще 50 мм, внутри начинают происходить сложные процессы — пар идет обратно, конденсируется, снова испаряется, и слой то перегревается, то охлаждается. При слое тоньше 50 мм таких эффектов практически нет. Поэтому ученые предлагают сушить древесные отходы тонким слоем — всего 1,25 мм — с помощью конвейерной подачи в сушильную камеру. Это позволит тратить минимум энергии на удаление влаги.
«Также были разработаны алгоритм для идентификации математической модели теплопереноса в массивном слое древесной биомассы в условиях интенсивных фазовых превращений и автономная математическая модель, описывающая весь комплекс теплофизических и аэромеханических процессов, протекающих в системе “внешняя среда — сушильная камера — слой древесной биомассы”. Эта модель позволяет проводить точное моделирование (с точностью до 5%), оптимизировать параметры сушки и, в перспективе, проектировать энергоэффективные системы сушки биомассы для применения в возобновляемой энергетике», — отметили в вузе.
В исследовании участвовали сотрудники Инженерной школы энергетики ТПУ и Московского авиационного института. Результаты опубликованы в журнале Biomass and Bioenergy (Q1, IF: 7.2). Проект поддержан грантом РНФ.