На сьогодні актуальним є широке використання відновлюваних джерел енергії і, зокрема, біопалива. Для визначення придатності біомаси як палива важливо вивчити процес її термічного розкладання. Поширеним видом біомаси є деревина. Матеріалом для досліджень слугувала тирса деревини сосни. Використовували як дисперговану сировину, так і зразки в вигляді пресованих гранул. В роботі представлені результати дослідження дериватографічним методом термічних властивостей деревини. Для вивчення поведінки зразків в різних умовах дослідження проводилися зі зміною якості атмосфери в зоні термічного розкладання. Досліджена поведінка зразків у власній, збагаченій киснем, інертній та киснево-дефіцитній газовій атмосфері. Визначені температурні інтервали зневоднення та термічного розкладання органічних сполук; середні швидкості термічного розкладання органічних сполук; вологість, вміст органічних сполук та зольність біопалива. Показано, що для гранули палива, порівняно з диспергованим паливом, характерне зміщення температури максимумів швидкості видалення води та теплопоглинання в сторону більш низьких температур та виявлено, що процес його термічного розкладання проходить швидше і в більш вузькому інтервалі температур. Встановлено, що газова атмосфера суттєво впливає на кінетику та хід термічного розкладання органічних речовин деревини. При розкладанні деревини у власній газовій атмосфері в інтервалі між максимумами тепловиділення виявлений ендотермічний ефект, який супроводжує видалення газоподібних продуктів. Показано, що збагачення зони розкладання киснем викликає інтенсивний перебіг процесів розкладання, що призводить до зростання швидкості реакцій та звуження інтервалу температур термічного розкладання біопалива. Визначено, що інертна або киснево-дефіцитна атмосфера в зоні розкладання суттєво знижує інтенсивність його процесів і відповідно розширює температурний інтервал розкладання. З’ясовано, що в інертній та киснево-дефіцитній атмосфері термічне розкладання проходить по схемі піролізу деревини.
Плантації енергетичних культур (верба, тополя, міскантус та ін.) забезпечують виробництво не тільки ефективного біопалива, а й поліпшують екологічний стан довкілля за рахунок інтенсивного поглинання вуглекислого газу з атмосфери. Ефективною сировиною для виробництва твердого біопалива є міскантус. В статті представлені результати термічного аналізу біопалива з міскантуса та дослідження щодо впливу на термічну деструкцію гранульованого палива фракційного складу сировини, температури і тиску гранулювання. В роботі використані зразки гранул, отримані при холодному пресуванні, механоактивації та термічній активації сировини. Методами термогравіметрії та диференційного термічного аналізу визначено температурні інтервали зневоднення, термічного розкладання органічних і мінеральних речовин, середні швидкості термічного розкладання органічних сполук, вологість та зольність зразків біопалива. Для всіх зразків гранульованого палива з міскантуса характерні стадії зневоднення, термічного розкладання органічних сполук, що супроводжується видаленням газоподібних продуктів, та розкладання мінеральних речовин. Найбільша швидкість виходу газоподібних речовин спостерігалась у гранул з механоактивованої та термічно активованої сировини, найменша – у гранули з полідисперсної фракції після холодного пресування. Було встановлено, що механоактивація і термічна активація сировини впливають на процес термічної деструкції – збільшується інтенсивність розкладання органічних речовин. Виявлено, що механоактивація сировини є найбільш суттєвим фактором впливу на кінетику термодеструкції. Під час термічного розкладання гранул, переважно з термічною активацією матеріалу в процесі гранулювання, у високотемпературному періоді розкладання спостерігалися мікровибухи.
Для більш обґрунтованого виявлення можливостей інтенсифікації сушіння та глибшого розуміння процесів, які відбуваються під час зневоднення яблук, методами ТГ та ДТА було досліджено процес видалення води з них. В якості об’єктів дослідження використано свіжі та оброблені парою зразки паренхімних тканин яблук сорту Ренет Симиренко та Джонатан. Дослідження виконано в дериватографі Q–1000 в діапазоні 25…250 оС при швидкості нагрівання 3,6 К/хв. Зневоднення яблук здійснювали методом конвективного стадійного сушіння до залишкової вологості 6% (абс). Визначено температури максимальної швидкості зневоднення, переходу паренхімних тканин в стан, обумовлений вмістом виключно зв’язаної води та температурні інтервали термічного розкладання органічних речовин. У роботі відмічено, що перебіг процесу сушіння в умовах керованого нагріву залежить від стану води. Середня швидкість видалення води з оброблених парою тканин у яблук сорту Ренет Симиренко на 14% більша порівняно зі свіжими. Вперше для яблук сорту Ренет Симиренко показано, що у оброблених парою зразках через руйнування клітинних мембран відбувся перерозподіл фракційного складу води. У оброблених парою яблуках досліджених сортів зв’язаної води на ~3% менше, ніж у свіжих. Перехід зв’язаної води у вільну підтверджується значеннями середньої питомої теплоти зневоднення, яка для свіжих яблук Ренет Симиренко визначена на рівні 2630 (в діапазоні температур 25...181 °С), а для оброблених парою – 2500 кДж/кг (в діапазоні температур 25...183 °С). Дослідження підтверджують доцільність тепловологісної обробки паренхімних тканин сировини перед сушінням з метою інтенсифікації зневоднення та зменшення енергетичних витрат. Отримані результати можна використовувати при виборі режиму попередньої тепловологісної обробки яблук та у теплових розрахунках процесу зневоднення.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.