Параметры и состав газа при пиролизе резиновой крошки на основе численного моделирования
| Parent link: | Известия Томского политехнического университета [Известия ТПУ]. Инжиниринг георесурсов=Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Assets Engineering/ Национальный исследовательский Томский политехнический университет.— .— Томск: Изд-во ТПУ, 2015-.— 2413-1830 Т. 336, № 9.— 2025.— С. 255-266 |
|---|---|
| Main Author: | |
| Other Authors: | |
| Summary: | Актуальность. Численное моделирование становится всё более востребованным инструментом для изучения и анализа различных термохимических процессов, среди которых пиролиз вызывает наибольший интерес ввиду многообразия и сложности протекания химических реакций. Кроме того, данный процесс является экологи чески безопасным, так как не производит вредных выбросов в атмосферу. Результаты, получаемые при численном моделировании пиролиза изношенных шин, позволят получать достоверные данные о составе выделяющихся газо образных веществ, оптимизировать и прогнозировать поведение процесса при различных конфигурациях оборудо вания, что существенно сокращает время экспериментальных исследований. Цель работы заключается в определе нии состава пиролизного газа и выявлении зависимостей выхода летучих компонентов от температуры с помощью методов численного моделирования процесса термического разложения резиновой крошки, плотно уложенной в цилиндрическом реакторе проточного типа. Методы. Для решения поставленной задачи используется численный метод, основанный на применении конечно-элементного анализа в пакете прикладных программ «Ansys». Резуль таты и выводы. Выполнен литературный обзор исследований отечественных и зарубежных авторов в области пиролиза. Представлены результаты численного моделирования процесса термического разложения в цилиндриче ском реакторе с неподвижным плотным слоем для измельчённых отработанных крупногабаритных шин фракции 3 мм в диапазоне температур от 350 до 650 °C. Полученные результаты демонстрируют изменение выхода летучих веществ в зависимости от температуры, а также качественно и количественно согласуются с экспериментальными данными с погрешностью не более 15 %. Отмечено, что с повышением температуры в исследуемом газе наблюдает ся увеличение содержания водорода и снижение доли углеводородов C1–C4. По дериватограмме резиновой крошки в токе гелия определено значение энергии активации, которая составляет 188,6 кДж/моль Relevance. Numerical modeling is becoming an increasingly popular tool for studying and analyzing various ther mochemical processes, among which pyrolysis is of the greatest interest due to the variety and complexity of chemical reac tions. In addition, this process is environmentally friendly, as it does not produce harmful emissions into the atmosphere. The results obtained by numerical simulation of pyrolysis of worn tires make it possible to obtain reliable data on the composi tion of released gaseous substances, optimize and predict the behavior of the process under various configurations of equip ment, which significantly reduces the time of experimental studies. Aim. To determine the composition of the pyrolysis gas and to identify the temperature dependences of the yield of volatile components using numerical simulation methods for the thermal decomposition of rubber chips densely packed in a cylindrical flow reactor. Methods. To solve this problem, a nu merical method based on the application of finite element analysis in the Ansys application software package is used. Results and conclusions. The paper provides a literature review of pyrolysis research by domestic and foreign authors. The results of numerical simulation of thermal decomposition in a cylindrical reactor with a fixed dense layer for crushed spent large-sized tires of 3 mm fraction in the temperature range from 350 to 650°C. The results obtained demonstrate a change in the yield of volatile substances depending on temperature, as well as qualitatively and quantitatively consistent with experimental data with an error of no more than 15%. It is noted that with temperature growth in the studied gas, an increase in the hydrogen content and a decrease in the proportion of C1–C4 hydrocarbons are observed. According to the derivatogram of the rubber crumb in the helium current, the value of the activation energy is determined, which is 188.6 kJ/mol Текстовый файл |
| Language: | Russian |
| Published: |
2025
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://earchive.tpu.ru/handle/11683/133219 https://doi.org/10.18799/24131830/2025/9/4908 |
| Format: | Electronic Book Chapter |
| KOHA link: | https://koha.lib.tpu.ru/cgi-bin/koha/opac-detail.pl?biblionumber=682114 |