Русская версия English version

Математическое моделирование тепломассопереноса в слое твердых бытовых отходов в процессе его сушки

О.Б. Колибаба, Р.Н. Габитов, Т.В. Муратова

Вестник ИГЭУ, 2016 г. выпуск 6, сс. 43—48

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса: Расчет процессов тепломассообмена в слое твердых бытовых отходов в процессе его сушки связан с определением полей температур и влагосодержаний, расчет которых требует знания теплофизических и термоградиентных коэффициентов. В настоящее время известны данные по теплофизическим свойствам отдельных компонентов твердых бытовых отходов, что не отражает реальную теплофизическую картину слоя твердых бытовых отходов как пористого тела с эффективными теплофизическими характеристиками. Экспериментальное определение термоградиентных коэффициентов трудоемко, затратно по времени и требует специального лабораторного оборудования. В связи с этим является актуальной разработка математической модели, в которой поле влагосодержаний учитывается внутренним стоком теплоты, а эффективные теплофизические свойства определяются экспериментально.

Материалы и методы: В качестве метода экспериментального исследования применен зональный метод, позволяющий определять значения коэффициента теплопроводности слоя твердых бытовых отходов. При моделировании процесса сушки использована описательная математическая модель с распределенными параметрами, реализованная численно.

Результаты: Экспериментально определен эффективный коэффициент теплопроводности слоя твердых бытовых отходов. Предложена математическая модель тепломассопереноса в слое твердых бытовых отходов, которая позволяет исследовать процесс его сушки. Математическая модель реализована в программном комплексе ANSYS и верифицирована посредством  сравнения с экспериментальными данными с погрешностью не более 5 %.

Выводы: Модель позволяет рассчитать температурные поля в слое твердых бытовых отходов в процессе его сушки с учетом распределенного внутреннего стока теплоты. Предложенная модель может быть применена в расчетах при проектировании термических реакторов для переработки многокомпонентных органических отходов.

Ключевые слова: твердые бытовые отходы, математическая модель слоя, сушка, эффективный коэффициент теплопроводности, зональный метод, влагосодержание, объемный сток теплоты, пористое тело.

Список литературы на русском языке: 
  1. Шубов Л.Я., Ставровский М.Е., Шехирев Д.В. Технологии отходов / ГОУВПО «Mосковский государственный университет сервиса». – М., 2006. – 410 с.
  2. Горинов О.И., Колибаба О.Б., Самышина О.В., Горбунов В.А. О влиянии влажности твердых бытовых отходов, содержащих древесину, на температурный режим термической переработки // Известия вузов. Лесной журнал. – 2012. – № 3. – С. 35–36.
  3. Prabir Basu. Biomass Gasification and Pyrolysis: practical design and theory // Academic Press, 30 Corporate drive. – Burlington, USA, 2010. – Р. 365.
  4. Васильев Л.Л., Танаева С.А. Теплофизические свойства пористых материалов. – Минск: Наука и техника, 1971. – 268 с.
  5. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. – Л.: Энергия, 1974. – 264 с.
  6. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. – М.: Химия, 1970. – 430 с.
  7. Ильина С.А., Фокин В.М. Экспериментальное определение коэффициента температуропроводности овощей // Вестник АГТУ. – 2006. – № 2. – С. 187–190.
  8. Кошелева М.К., Бильман Г.В., Горнушкина Н.И. Расчет процесса сушки плоских текстильных материалов // Успехи в химии и химической технологии. – 2010. – Т. 24, № 11(116). – С. 86–89.
  9. Сокольский А.И., Козлов А.В., Федосов С.В. Исследование теплофизических свойств золокерамических смесей // Ученые записки инженерно-технологического факультета ИГАСА. – 1999. – Вып. 2. – С. 121–123.
  10. Колибаба О.Б., Габитов Р.Н., Сокольский А.И. Исследование сушки слоя твердых бытовых отходов в процессе термической переработки // Вестник ЧГУ. – 2015. – № 3. – С. 21–25.
  11. Рудобашта С.П., Очнев Э.Н., Плановский А.Н. Зональный метод расчета кинетики процесса сушки // Теоретические основы химической технологии. – 1975. – Т. 9. – № 2. – С. 185.
  12. Рудобашта С.П. Расчет кинетики сушки дисперсных материалов на основе аналитических методов // Инженерно-физический журнал. – 2010. – Т. 83. – № 4. – С. 705–714 .
  13. Бруяка В.А., Фокин В.Г., Кураева Я.В. Инженерный анализ в ANSYS Workbench: учеб. пособие. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 149 с.
  14. Басов К.А. Графический интерфейс комплекса ANSYS. – М.: ДМК Пресс, 2006. – 248 с.
Ключевые слова на русском языке: 
твердые бытовые отходы, математическая модель слоя, сушка, эффективный коэффициент теплопроводности, зональный метод, влагосодержание, объемный сток теплоты, пористое тело
Ключевые слова на английском языке: 
municipal solid waste, mathematical model of a layer, drying, effective thermal conductivity coefficient, zonal method, moisture content, volumetric flow of heat, porous body
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2016.6.043-048
Количество скачиваний: 
8