Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench
In Ukraine, there is a problem of overflowing sediment maps, to which activated sludge, which eventually turns into sludge deposits, is constantly added. The accumulated sludge deposits are outdated, have lost most of their nutrients, became too mineralized and are practically unsuitable for direct...
Збережено в:
| Дата: | 2025 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English Ukrainian |
| Опубліковано: |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
2025
|
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/jme/article/view/341495 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Journal of Mechanical Engineering |
Репозитарії
Journal of Mechanical Engineering| id |
journalsuranuajme-article-341495 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Journal of Mechanical Engineering |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-10-20T06:39:39Z |
| collection |
OJS |
| language |
English Ukrainian |
| format |
Article |
| author |
Петрова, Ж. О. Пазюк, В. М. Новикова, Ю. П. Петров, А. І. |
| spellingShingle |
Петрова, Ж. О. Пазюк, В. М. Новикова, Ю. П. Петров, А. І. Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench |
| author_facet |
Петрова, Ж. О. Пазюк, В. М. Новикова, Ю. П. Петров, А. І. |
| author_sort |
Петрова, Ж. О. |
| title |
Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench |
| title_short |
Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench |
| title_full |
Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench |
| title_fullStr |
Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench |
| title_full_unstemmed |
Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench |
| title_sort |
kinetics of the drying process of composite biopellets on a convective drying bench |
| title_alt |
Кінетика процесу сушіння композиційних біогранул на конвективному сушильному стенді Кінетика процесу сушіння композиційних біогранул на конвективному сушильному стенді |
| description |
In Ukraine, there is a problem of overflowing sediment maps, to which activated sludge, which eventually turns into sludge deposits, is constantly added. The accumulated sludge deposits are outdated, have lost most of their nutrients, became too mineralized and are practically unsuitable for direct biofuel production. The elimination of accumulated sediments is necessary for the efficient and uninterrupted operation of treatment plants, as well as for land reclamation. However, due to the energy crisis around the world, it is possible to use them with the creation of fuels based on obsolete sludge, peat and biomass to solve this problem. Therefore, it is important to develop a technology for processing obsolete sludge into fuel pellets that can be used as fuel for, as an example, mini-CHPPs that simultaneously produce heat and electricity. Since obsolete sludge deposits have a low content of organic matter, it is proposed to create composite pellets for their better utilization, followed by their drying and combustion, in which the resulting ash will be used to make building materials. Therefore, the aim of the study was to investigate the drying processes of composite pellets on a convective plant and generalize them with a theoretical calculation. The drying processes of composite pellets based on obsolete sludge deposits, peat and biomass and identifies effective drying modes are studied in the paper. As a result, the influence of the coolant temperature on the drying time of the sludge-peat composition was determined, which shows that an increase in temperature reduces the drying time of the pellets by 1.4 times. Comparison of the drying kinetics of two- and three-component pellets at 80 °C and 120 °C indicates that the drying time of three-component pellets is by 1.1 to 1.4 times shorter than that of two-component pellets. Increasing the temperature of the coolant reduces the drying time of three-component pellets by about 1.5 times. Theoretical studies with the construction of generalized drying curves for composite pellets calculated by the method of V. V. Krasnikov showed a coincidence with experimental data. The relative and kinetic drying coefficients were calculated from the generalized drying curves and the drying speed, and the formulas for the drying time of two- and three-component pellets were obtained. |
| publisher |
Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://journals.uran.ua/jme/article/view/341495 |
| work_keys_str_mv |
AT petrovažo kineticsofthedryingprocessofcompositebiopelletsonaconvectivedryingbench AT pazûkvm kineticsofthedryingprocessofcompositebiopelletsonaconvectivedryingbench AT novikovaûp kineticsofthedryingprocessofcompositebiopelletsonaconvectivedryingbench AT petrovaí kineticsofthedryingprocessofcompositebiopelletsonaconvectivedryingbench AT petrovažo kínetikaprocesusušínnâkompozicíjnihbíogranulnakonvektivnomusušilʹnomustendí AT pazûkvm kínetikaprocesusušínnâkompozicíjnihbíogranulnakonvektivnomusušilʹnomustendí AT novikovaûp kínetikaprocesusušínnâkompozicíjnihbíogranulnakonvektivnomusušilʹnomustendí AT petrovaí kínetikaprocesusušínnâkompozicíjnihbíogranulnakonvektivnomusušilʹnomustendí |
| first_indexed |
2025-10-17T01:06:07Z |
| last_indexed |
2025-10-21T01:23:44Z |
| _version_ |
1848187049841000448 |
| spelling |
journalsuranuajme-article-3414952025-10-20T06:39:39Z Kinetics of the Drying Process of Composite Biopellets on a Convective Drying Bench Кінетика процесу сушіння композиційних біогранул на конвективному сушильному стенді Кінетика процесу сушіння композиційних біогранул на конвективному сушильному стенді Петрова, Ж. О. Пазюк, В. М. Новикова, Ю. П. Петров, А. І. In Ukraine, there is a problem of overflowing sediment maps, to which activated sludge, which eventually turns into sludge deposits, is constantly added. The accumulated sludge deposits are outdated, have lost most of their nutrients, became too mineralized and are practically unsuitable for direct biofuel production. The elimination of accumulated sediments is necessary for the efficient and uninterrupted operation of treatment plants, as well as for land reclamation. However, due to the energy crisis around the world, it is possible to use them with the creation of fuels based on obsolete sludge, peat and biomass to solve this problem. Therefore, it is important to develop a technology for processing obsolete sludge into fuel pellets that can be used as fuel for, as an example, mini-CHPPs that simultaneously produce heat and electricity. Since obsolete sludge deposits have a low content of organic matter, it is proposed to create composite pellets for their better utilization, followed by their drying and combustion, in which the resulting ash will be used to make building materials. Therefore, the aim of the study was to investigate the drying processes of composite pellets on a convective plant and generalize them with a theoretical calculation. The drying processes of composite pellets based on obsolete sludge deposits, peat and biomass and identifies effective drying modes are studied in the paper. As a result, the influence of the coolant temperature on the drying time of the sludge-peat composition was determined, which shows that an increase in temperature reduces the drying time of the pellets by 1.4 times. Comparison of the drying kinetics of two- and three-component pellets at 80 °C and 120 °C indicates that the drying time of three-component pellets is by 1.1 to 1.4 times shorter than that of two-component pellets. Increasing the temperature of the coolant reduces the drying time of three-component pellets by about 1.5 times. Theoretical studies with the construction of generalized drying curves for composite pellets calculated by the method of V. V. Krasnikov showed a coincidence with experimental data. The relative and kinetic drying coefficients were calculated from the generalized drying curves and the drying speed, and the formulas for the drying time of two- and three-component pellets were obtained. На сьогодні в Україні існує така проблема, як переповнення мулових карт, до яких постійно додають активний мул, що з часом перетворюється на мулові відкладення. Крім того, накопичені мулові відкладення застарілі, через що вони втратили переважну кількість біогенних речовин, стали занадто мінералізованими й майже непридатними до безпосереднього одержання з них біопалива. Їх ліквідація потрібна для ефективної та безперебійної експлуатації очисних споруд, а також для рекультивації земель. Однак для розв’язання цієї проблеми можна використовувати застарілі мулові відкладення при створенні палива на основі торфу та біомаси, що набуває актуальності через енергетичну кризу у всьому світі. Тому нині нагальним завданням є розробка технології переробки застарілих мулових відкладень на паливні гранули, які можуть використовуватися як паливо для, наприклад, міні-ТЕЦ, що одночасно виробляють теплову й електричну енергію. Зауважимо, що застарілі мулові відкладення мають малий вміст органічної складової, з огляду на це для кращої їх утилізації запропоновано створювати композитні гранули, а отримана при подальшому їх сушінні й спалюванні зола застосовуватиметься для виготовлення будівельних матеріалів. Метою роботи було проведення дослідження процесу сушіння композитних гранул на конвективному стенді й узагальнення результатів теоретичним розрахунком. У роботі вивчені процеси сушіння композиційних гранул на основі застарілих мулових відкладень, торфу й біомаси і визначені ефективні режими сушіння. Виявлено вплив температури теплоносія на тривалість сушіння мулоторфяної композиції: підвищення температури зменшує тривалість сушіння гранул у 1,4 раза. Крім того, при порівнянні кінетики сушіння дво- і трикомпонентних гранул при температурі 80 °С та 120 °С встановлено, що тривалість сушіння трикомпонентних гранул в 1,1–1,4 раза менша, ніж у двокомпонентних, тобто підвищення температури теплоносія зменшує тривалість сушіння трикомпонентних гранул приблизно у 1,5 раза. Теоретичні дослідження, за підсумками яких побудовані узагальнені криві сушіння композиційних гранул, розраховані за до допомогою методу В. В. Краснікова, показали збіг з експериментальними даними. З узагальнених кривих сушіння і швидкості сушіння розраховані відносні й кінетичні коефіцієнти сушіння, отримані формули тривалості сушіння дво- і трикомпонентних гранул. На сьогодні в Україні існує така проблема, як переповнення мулових карт, до яких постійно додають активний мул, що з часом перетворюється на мулові відкладення. Крім того, накопичені мулові відкладення застарілі, через що вони втратили переважну кількість біогенних речовин, стали занадто мінералізованими й майже непридатними до безпосереднього одержання з них біопалива. Їх ліквідація потрібна для ефективної та безперебійної експлуатації очисних споруд, а також для рекультивації земель. Однак для розв’язання цієї проблеми можна використовувати застарілі мулові відкладення при створенні палива на основі торфу та біомаси, що набуває актуальності через енергетичну кризу у всьому світі. Тому нині нагальним завданням є розробка технології переробки застарілих мулових відкладень на паливні гранули, які можуть використовуватися як паливо для, наприклад, міні-ТЕЦ, що одночасно виробляють теплову й електричну енергію. Зауважимо, що застарілі мулові відкладення мають малий вміст органічної складової, з огляду на це для кращої їх утилізації запропоновано створювати композитні гранули, а отримана при подальшому їх сушінні й спалюванні зола застосовуватиметься для виготовлення будівельних матеріалів. Метою роботи було проведення дослідження процесу сушіння композитних гранул на конвективному стенді й узагальнення результатів теоретичним розрахунком. У роботі вивчені процеси сушіння композиційних гранул на основі застарілих мулових відкладень, торфу й біомаси і визначені ефективні режими сушіння. Виявлено вплив температури теплоносія на тривалість сушіння мулоторфяної композиції: підвищення температури зменшує тривалість сушіння гранул у 1,4 раза. Крім того, при порівнянні кінетики сушіння дво- і трикомпонентних гранул при температурі 80 °С та 120 °С встановлено, що тривалість сушіння трикомпонентних гранул в 1,1–1,4 раза менша, ніж у двокомпонентних, тобто підвищення температури теплоносія зменшує тривалість сушіння трикомпонентних гранул приблизно у 1,5 раза. Теоретичні дослідження, за підсумками яких побудовані узагальнені криві сушіння композиційних гранул, розраховані за до допомогою методу В. В. Краснікова, показали збіг з експериментальними даними. З узагальнених кривих сушіння і швидкості сушіння розраховані відносні й кінетичні коефіцієнти сушіння, отримані формули тривалості сушіння дво- і трикомпонентних гранул. Інститут енергетичних машин і систем ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України 2025-10-20 Article Article application/pdf application/pdf https://journals.uran.ua/jme/article/view/341495 Journal of Mechanical Engineering; Vol. 28 No. 3 (2025); 23-33 Проблемы машиностроения; Том 28 № 3 (2025); 23-33 Проблеми машинобудування; Том 28 № 3 (2025); 23-33 2709-2992 2709-2984 en uk https://journals.uran.ua/jme/article/view/341495/329397 https://journals.uran.ua/jme/article/view/341495/329399 Copyright (c) 2025 Ж. О. Петрова, В. М. Пазюк, Ю. П. Новикова, А. І. Петров http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0 |