В России исследуют влияние формы древесины на процесс горения

Исследование ученых ТПУ позволит улучшить технологию приготовления альтернативного топлива из древесных отходов.

Это единственное в России подобное исследование в области возобновляемой энергетики. Полученные данные в перспективе помогут в создании энергоэффективной технологии сжигания альтернативного топлива и в разработке новых высокоэффективных камер сгорания котлов. Последнее применимо как в бытовой сфере, так и в промышленности. Исследование политехников проводится при поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале Renewable Energy (Q1; IF:8,634).

Сегодня в мире большое внимание уделяется активному внедрению возобновляемых источников энергии в общий баланс тепло- и электрогенерации. При этом одним из наиболее перспективных энергоносителей является древесная биомасса. Она представляет собой, как правило, фрагменты разных размеров и форм, которые формируются при лесопилении и деревообработке. Эти характеристики частиц топлива влияют на условия воспламенения.

Ученые Томского политехнического университета исследовали процессы зажигания частиц древесины разных форм и размеров.

В качестве материала был выбран кедр, который является наиболее распространенным в Сибирском регионе, а также отвечает главным технологическим требованиям биотополива — высокая теплота сгорания и высокое содержание горючих летучих газов, что улучшает процесс зажигания.

Для эксперимента мы использовали частицы одинакового объема, но трех разных конфигураций — прямоугольный параллелепипед, куб и пластина. Они являются наиболее типичными характерными формами фрагментов биомассы, — рассказывает ассистент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова, кандидат технических наук Жанна Косторева.

Комплекс исследований проводился на экспериментальном стенде. В специальной камере сгорания создавались условия, соответствующие топочным устройствам котлов тепловых электростанций. Процессы нагрева и зажигания регистрировались с помощью высокоскоростной видеокамеры. После чего ученые их анализировали по полученным кадрам.

В ходе экспериментов были обнаружены любопытные зависимости. При увеличении характерного размера частиц древесной биомассы, выполненных в виде прямоугольного параллелепипеда, сначала время задержки зажигания растет (что является очевидным следствием), но далее при переходе определенного порогового значения характерного размера частицы начинает уменьшаться.

Это нетривиальные результаты с точки зрения классической теории процессов зажигания конденсированных сред, и они установлены впервые. Нам предстоит определить причины такого явления, — комментирует руководитель проекта, доцент Научно-образовательного центра И.Н. Бутакова, доктор технических наук Семен Сыродой.

Также ученые выяснили, что увеличение размера частиц древесины, выполненных в виде куба, не оказывает влияние на динамику сгорания. Это говорит об отсутствии необходимости дробить биомассу до ультрамелкого состояния, что дает меньшие энергетические и экономические затраты на механическую подготовку топлива.

Еще один перспективный результат, который получили исследователи: при равных массах частицы в форме пластины воспламеняются значительно быстрее, чем частицы, выполненные в форме куба и прямоугольного параллелепипеда.

На следующем этапе исследования политехники разработают полностью автономную и замкнутую математическую модель процесса воспламенения, с учетом реальной конфигурации топливных частиц. Также в планах ученых проанализировать влияние влажности древесины на характеристики зажигания и горения. Еще один этап исследования будет посвящен определению влияния формы частиц на интенсивность образования антропогенных продуктов горения — оксидов серы и азота, а также диоксида углерода.

30.01.2023


Подписаться в Telegram



Энергия

Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%

Группа исследователей впервые продемонстрирова...

JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года
JRSNZ: Ветряные электростанции могут компенсировать выбросы за 2 года

Ветряная электростанция, проработав менее двух...

EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент
EGU: В золоте дураков все-таки нашли ценный компонент

Не зря авиакомпании не разрешают сда...

Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы
Acta Astronautica: В открытом космосе можно построить солнечные фермы

Согласно результатам нового исследования, пров...

Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии
Ученые нашли способ очистки воды с помощью солнечной энергии

Использование электрохимии для разделения...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
ESA: Первые снимки Евклида показали миллиарды осиротевших звезд
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Heliyon: Ученые нашли виновника тяжелых отравлений благодаря новому методу ПЦР
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Energy Materials and Devices: Создан тандемный солнечный элемент с КПД более 20%
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
Child Development: Отношения с матерью влияют на умение дружить и растить детей
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
EMBO Reports: Растения-однолюбы находят одного партнера на всю жизнь
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
New Media & Society: Геймеры находят оправдание смурфингу, хотя он их и бесит
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
Climate Dynamics: Вот как условия на суше влияют на муссонный климат Азии
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
В 40% случаев люди ошибочно называют сгенерированное фото человека реальным
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Nature Communications: Открыто революционное явление в жидких кристаллах
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
Current Biology: Исследование брачного поведения показывает эволюцию влечения
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Nature Communications: В мигрирующих нейронах найден конус роста
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий
Scientific Reports: Реакция на происходящее влияет на понимание будущих событий

Новости компаний, релизы

Физики СПбГУ и Института проблем машиноведения РАН улучшили ударопрочные характеристики нержавеющей стали
КВЗ принимает заявки на целевое обучение в проект «Крылья Ростеха»
Ученые СПбГУ смоделировали сценарии появления таликов в вечной мерзлоте Антарктиды
Треть работодателей тратят на адаптацию одного нового сотрудника до 100 тысяч рублей
Палеонтолог СПбГУ описал новый вид динозавров-бегунов из Кемеровской области