بررسی و مدل سازی سینتیک تجزیه حرارتی برگ و چوب پسته به منظور تولید سوخت های زیستی

ماشین های کشاورزی

مقاله 14، دوره 6، شماره 2 - شماره پیاپی 12، 1395، صفحه 429-439   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jam.v6i2.34266

نویسندگان

محسن استاد حسینی¹؛ احمد غضنفری مقدم^{* 1}؛ حسن هاشمی پور رفسنجانی²؛ احمد عطایی²

¹گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

²گروه مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

در این پژوهش، برگ و چوب پسته به منظور تولید سوخت های زیستی جامد و گاز مورد تجزیه حرارتی آرام قرار گرفت. فرآیند تجزیه حرارتی در سطوح دمایی 350 تا 500درجه سلسیوس با فواصل دمایی 50 درجه و با زمان ماند 30 دقیقه انجام شد. براساس محاسبات انجام شده میزان ارزش حرارتی بالا و پایین برای برگ به‌ترتیب 17/23 و 16/03 مگاژول بر کیلوگرم و برای چوب به‌ترتیب 18/91 و 17/59 مگاژول بر کیلوگرم به‌دست آمد. نتایج آزمایش های تجزیه حرارتی نشان داد که تجزیه پودر چوب ظرف مدت 5 تا 10 دقیقه انجام گرفت و از آن 26% زغال به دست آمد. در حالی که زمان تجزیه حرارتی پودر برگ بین 10 تا 15 دقیقه و مقدار زغال به دست آمده از آن 36% بود. همچنین تجزیه حرارتی چوب به طور قابل ملاحظه ای سریع تر از برگ صورت پذیرفت. سینتیک تجزیه حرارتی با استفاده از رابطه واکنش درجه اوّل مورد مدل سازی قرار گرفت که داده های تولید زغال و گاز متصاعد شده به خوبی در مدل های استفاده شده، برازش شدند. میزان انرژی فعال سازی و ضریب ثابت نمایی به‌ترتیب برای چوب kJ mol-1 10/70 و s-0/1047و برای برگ kJ mol-1 21/72 و s-1 0/312 به‌دست آمد.

کلیدواژه‌ها

برگ؛ تجزیه حرارتی؛ چوب پسته؛ سینتیک

مراجع

safflower seed press cake. Bioresource Technology 128: 593-597.

2. Ioannidou, O., and A. Zabaniatou. 2007. Agricultural residues as precursors for activated carbon production – A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews 11: 1966-2005.

3. Iranian Pistachio Society. 2012. Internal Newsletter, No 76.

4. Jayas, D. S., S. Cenkowski, S. Pabisand, and W. E. Muir. 1991. Review of thin layerdrying and wetting equations. Dryiung Technology 9: 551-588.

5. Pattiya, D., and S. Suttibak. 2012. Production of bio-oil via fast pyrolysis of agricultural residues from cassava plantations in a fluidised-bed reactor with a hot vapour filtration unit. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 95: 227-235.

6. Phichai, K., P. Pragrobpondee, T. Kumpart, and S. Hirunpraditkoon. 2013. Predicting heating values of lignocellulosics from biomass characteristics. International Journal of Chemical, Nuclear, Metallurgical and Materials Engineering 7 (7): 214-217.

7. Putun, A. E., N. Ozbay, E. P. Onal, and E. Putun. 2005. Fixed bed pyrolysis of cotton staik for liquid and solid products. Fuel Processing Technology 86: 1207-1219.

8. Seo, D. K., S. S. Park, J. Hwang, and T. Yu. 2010. Study of the pyrolysis of biomass using thermo-gravimetric analysis (TGA) andconcentration measurements of the evolved species. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 89: 66-73.

9. Tehranizadeh, M., A. Ghazanfari-moghaddam, and H. Hashemipour-Rafsanjani. 2012. Pyrolysis of date palm trunks to produce active carbon, Journal of Agricultural Engineering Research 13 (3): 77-88.

10. Wampler, T. P. 2006. Applied Pyrolysis Handbook. 2nd ed. CRC Press, Boca Rotan, Florida.

11. Xiu, Sh., Zh. Li, B. Li, W. Yi, and X. Bai. 2005. Devolatilization characteristics of biomass at flash heating rate. Fuel 85: 664-670.

12. Yu, F., R. Ruan, and P. Steele. 2008. Consencutive reaction model for the pyrolysis of corn cob. Food and Process Engineering of ASABE 51 (3): 1023-1028.

13. Yuen, R. K. K., G. H. Yeoh, G. D. V. Davis, and E. Leonardi. 2007. Modeling of pyrolysis of wet wood-I. Three-dimensional formulation and analysis. International Journal of Heat and Mass Transfer 50: 4371-4386.