DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW
A model of polydisperse ensemble of biomass particles pyrolysis in an upward high-temperature flow of pyrolysis gas is constructed. The model includes radiant and convective heat exchange of particles with the pyrolyzer wall and gas, heat exchange with the wall and pyrolysis gas, drag and gravity fo...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/540 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-540 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2025-08-16T18:53:13Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
upward flow biomass Bagasse pyrolysis conductive radiant heat exchange gas temperature. |
| spellingShingle |
upward flow biomass Bagasse pyrolysis conductive radiant heat exchange gas temperature. Rokhman , B. Kobzar , S. Chetveryk , H. DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW |
| topic_facet |
upward flow biomass Bagasse pyrolysis conductive radiant heat exchange gas temperature. висхідний потік біомаса Bagasse піроліз кондуктивний радіаційний теплообмін газ температура. |
| format |
Article |
| author |
Rokhman , B. Kobzar , S. Chetveryk , H. |
| author_facet |
Rokhman , B. Kobzar , S. Chetveryk , H. |
| author_sort |
Rokhman , B. |
| title |
DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW |
| title_short |
DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW |
| title_full |
DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW |
| title_fullStr |
DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW |
| title_full_unstemmed |
DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW |
| title_sort |
design features of the experimental unit and numerical studies of biomass thermochemical processing part 5 pyrolysis of fine biomass particles in an upward flow |
| title_alt |
КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ДОСЛІДНОЇ УСТАНОВКИ ТА ЧИСЛОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ТЕРМОХІМІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ БІОМАСИ ЧАСТИНА 5 ПІРОЛІЗ ДРІБНОДИСПЕРСНИХ ЧАСТИНОК БІОМАСИ У ВИСХІДНОМУ ПОТОЦІ |
| description |
A model of polydisperse ensemble of biomass particles pyrolysis in an upward high-temperature flow of pyrolysis gas is constructed. The model includes radiant and convective heat exchange of particles with the pyrolyzer wall and gas, heat exchange with the wall and pyrolysis gas, drag and gravity forces, kinetics of thermolysis reactions: three parallel reactions of decomposition of the active part of biomass into primary pyrolysis gas, tar and char and secondary reactions of tar transformation into light gas and char. Analytical expressions for gas velocity, phase temperatures, gas density and pressure are derived, which can be used at each step of integration of the system of equations describing the pyrolysis process in an upward gas-disperse flow. An iterative cycle designed to calculate the pressure drop of pyrolysis gas at each step of integration has been developed. Using the model, numerical studies of the pyrolysis process of three Bagasse particles fractions with diameters of 0,9 mm, 0,95 mm and 1 mm were carried out in a plant with a biomass throughput of 66 kg/h in the medium of recirculating dry pyrolysis gas in the amount of 164,6 kg/h. This provided detailed information on the design and physico-chemical process parameters required for the development of the design documentation of the pyrolyzer. Two pyrolyzer designs were considered: cylindrical with a diameter of 200 mm and a height of 5 m, and with an expanding cone: inlet diameter 200 mm, outlet diameter 340 mm. The expanding cone was made in order to increase the particles and gas residence time in the pyrolyzer required for complete tar cracking. This made it possible to reduce the height of the pyrolyzer by 2 m compared to the cylindrical design. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2025 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/540 |
| work_keys_str_mv |
AT rokhmanb designfeaturesoftheexperimentalunitandnumericalstudiesofbiomassthermochemicalprocessingpart5pyrolysisoffinebiomassparticlesinanupwardflow AT kobzars designfeaturesoftheexperimentalunitandnumericalstudiesofbiomassthermochemicalprocessingpart5pyrolysisoffinebiomassparticlesinanupwardflow AT chetverykh designfeaturesoftheexperimentalunitandnumericalstudiesofbiomassthermochemicalprocessingpart5pyrolysisoffinebiomassparticlesinanupwardflow AT rokhmanb konstruktivníosoblivostídoslídnoíustanovkitačislovídoslídžennâprocesutermohímíčnoípererobkibíomasičastina5pírolízdríbnodispersnihčastinokbíomasiuvishídnomupotocí AT kobzars konstruktivníosoblivostídoslídnoíustanovkitačislovídoslídžennâprocesutermohímíčnoípererobkibíomasičastina5pírolízdríbnodispersnihčastinokbíomasiuvishídnomupotocí AT chetverykh konstruktivníosoblivostídoslídnoíustanovkitačislovídoslídžennâprocesutermohímíčnoípererobkibíomasičastina5pírolízdríbnodispersnihčastinokbíomasiuvishídnomupotocí |
| first_indexed |
2025-07-17T11:40:05Z |
| last_indexed |
2025-09-17T09:27:37Z |
| _version_ |
1850411737174507520 |
| spelling |
veorgua-article-5402025-08-16T18:53:13Z DESIGN FEATURES OF THE EXPERIMENTAL UNIT AND NUMERICAL STUDIES OF BIOMASS THERMOCHEMICAL PROCESSING PART 5 PYROLYSIS OF FINE BIOMASS PARTICLES IN AN UPWARD FLOW КОНСТРУКТИВНІ ОСОБЛИВОСТІ ДОСЛІДНОЇ УСТАНОВКИ ТА ЧИСЛОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ ТЕРМОХІМІЧНОЇ ПЕРЕРОБКИ БІОМАСИ ЧАСТИНА 5 ПІРОЛІЗ ДРІБНОДИСПЕРСНИХ ЧАСТИНОК БІОМАСИ У ВИСХІДНОМУ ПОТОЦІ Rokhman , B. Kobzar , S. Chetveryk , H. upward flow, biomass, Bagasse, pyrolysis, conductive, radiant, heat exchange, gas, temperature. висхідний потік, біомаса, Bagasse, піроліз, кондуктивний, радіаційний, теплообмін, газ, температура. A model of polydisperse ensemble of biomass particles pyrolysis in an upward high-temperature flow of pyrolysis gas is constructed. The model includes radiant and convective heat exchange of particles with the pyrolyzer wall and gas, heat exchange with the wall and pyrolysis gas, drag and gravity forces, kinetics of thermolysis reactions: three parallel reactions of decomposition of the active part of biomass into primary pyrolysis gas, tar and char and secondary reactions of tar transformation into light gas and char. Analytical expressions for gas velocity, phase temperatures, gas density and pressure are derived, which can be used at each step of integration of the system of equations describing the pyrolysis process in an upward gas-disperse flow. An iterative cycle designed to calculate the pressure drop of pyrolysis gas at each step of integration has been developed. Using the model, numerical studies of the pyrolysis process of three Bagasse particles fractions with diameters of 0,9 mm, 0,95 mm and 1 mm were carried out in a plant with a biomass throughput of 66 kg/h in the medium of recirculating dry pyrolysis gas in the amount of 164,6 kg/h. This provided detailed information on the design and physico-chemical process parameters required for the development of the design documentation of the pyrolyzer. Two pyrolyzer designs were considered: cylindrical with a diameter of 200 mm and a height of 5 m, and with an expanding cone: inlet diameter 200 mm, outlet diameter 340 mm. The expanding cone was made in order to increase the particles and gas residence time in the pyrolyzer required for complete tar cracking. This made it possible to reduce the height of the pyrolyzer by 2 m compared to the cylindrical design. Побудовано модель піролізу полідисперсного ансамблю частинок біомаси у висхідному високотемпературному потоці піролізного газу. Модель включає в себе променистий і конвективний теплообмін частинок зі стінкою піролізера і газом, теплообмін зі стінкою і піролізним газом, силу опору і силу тяжіння, кінетику реакцій термолізу: три паралельні реакції розкладання активної частини біомаси на первинний піролізний газ, смолу та char і вторинні реакції перетворення смоли на легкий газ і char. Виведено аналітичні вирази для швидкості газу, температур фаз, щільності й тиску газу, які можуть бути використані на кожному кроці інтегрування системи рівнянь, що описують процес піролізу. Розроблено ітераційний цикл, призначений для обчислення перепаду тиску піролізного газу на кожному кроці інтегрування. З використанням моделі проведено числові дослідження процесу піролізу трьох фракцій частинок Bagasse діаметрами 0,9 мм, 0,95 мм і 1 мм в установці, продуктивність за біомасою 66 кг/год у середовищі піролізного газу в кількості 164,6 кг/год. Це дало змогу отримати детальну інформацію щодо конструктивних і фізико-хімічних параметрів процесу, необхідних для розроблення конструкторської документації піролізера. Розглядалися дві конструкції піролізера: циліндрична діаметром 200 мм і заввишки 5 м; з розширюваним конусом − вхідний діаметр 200 мм, вихідний діаметр 340 мм. Конус, що розширюється, був зроблений для того, щоб підвищити час перебування частинок і газу в піролізері, необхідний для повного крекінгу смоли. Це дало можливість зменшити висоту піролізера на 2 м порівняно з циліндричною конструкцією. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2025-06-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/540 10.36296/1819-8058.2025.2(81).188-201 Возобновляемая энергетика; № 2(81) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 188-201 Відновлювана енергетика; № 2(81) (2025): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 188-201 Vidnovluvana energetika ; No. 2(81) (2025): Scientific and applied Journal renewable energy ; 188-201 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2025.2(81) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/540/448 Copyright (c) 2025 Vidnovluvana energetika |