Registration Number
0823U101638, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
01-02-2024
popup.evolution
o
Title
Technology BIO-CHAR development receiving.
Author
Ivan K. Malik,
popup.head Denis V. Miroshnichenko
popup.opponent Myhailo I. Fyk
popup.opponent Iryna V. Sinkevych
popup.review Olena B. Shevchenko
popup.review Oleg B. Hrynyshin
popup.rada
National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute"
Description
Дисертаційна робота спрямована на розвиток наукових основ і уявлень щодо розробки отримання деревного вугілля.
Мета роботи: на підставі виконання теоретичних та експериментальних досліджень вирішити важливе науково-практичне завдання, яке характеризується науковою новизною і має практичне значення, а саме – розробити рекомендації щодо виробництва деревного вугілля (bio-char) з рослинної сировини.
Об`єкт дослідження – процес карбонізації рослинної сировини з метою отримання деревного вугілля.
Предмет дослідження – рослинна сировина, деревне вугілля.
В дисертаційній роботі вирішене важливе науково-практичне завдання, яке характеризується науковою новизною і має практичне значення, а саме – розробці технології отримання деревного вугілля (bio-char).
В дисертації отримані наступні наукові результати:
1. Виконано регресійний аналіз взаємозв'язку показників технічного і елементного аналізів, а також вищої теплоти згорання 362 проб рослинної сировини для виробництва біогазу, деревного вугілля і торрефіцірованної біомаси. Встановлено, що найбільш тісно в органічній масі рослинної сировини пов'язані показники вмісту вуглецю і кисню. Показано, що залежність вмісту вуглецю від вмісту кисню носить лінійний характер (R^2=0,898), а залежність атомної відносини вуглецю до кисню (C/O) від вмісту вуглецю і кисню – квадратичний (R^2=0,946 і R^2=0,965). Розроблено математичні та графічні залежності, що дозволяють з високою точністю (R^2>0,849) прогнозувати величину вищої теплоти згоряння рослинної сировини за даними його елементного аналізу, а саме: за вмістом вуглецю, кисню і атомного відношення вуглецю до кисню.
2. Проведен регресійний аналіз взаємозв’язку між показниками технічного та елементного аналізів, а також теплоти згоряння 73 зразків деревного вугілля. Виявлено, що показники вмісту вуглецю та кисню найбільш тісно пов'язані в органічній масі деревного вугілля (R^2=0,987). Залежність атомних співвідношень (C/H і C/O) від вмісту вуглецю та кисню має ступеневий характер, а також залежність теплоти згоряння від цих співвідношень. Прогноз теплоти згоряння з найвищою точністю можна здійснити за даними визначення виходу летких речовин (R^2=0,8002) або нелеткого вуглецю (R^2=0,8002) у деревному вугіллі.
3. Встановлено, що вплив температури на вихід деревного вугілля носить нелінійний характер, а вплив тиску на вихід деревного вугілля – експоненціальний характер. Підвищення температури в діапазоні від 400 до 600 оС на кожні 1 оС призводить до зниження виходу деревного вугілля на 0,06 %. Подальше підвищення температури до 700 оС практично не впливає на вихід деревного вугілля. Підвищення тиску на 0,1 МПа в інтервалі від 0,1 до 2,0 МПа призводить до збільшення виходу деревного вугілля на 0,13 % на кожен 0,1 МПа.
4. Показано, що вплив температури на вихід летких речовин та зв’язаний вуглець деревного вугілля носить нелінійний характер, а вплив температури на зольність та найвищу теплоту згоряння деревного вугілля – лінійний характер. Підвищення температури в діапазоні від 400 до 700 оС на кожні 1 оС призводить до підвищення зольності деревного вугілля на 0,0064 %, зниження виходу летких речовин на 0,123 %, підвищенні зв’язаного вуглецю на 0,122 % та підвищенні вищої теплоти згоряння на 0,0122 МДж/кг. Вплив тиску на зольність, вихід летких речовин, зв’язаний вуглець та найвищу теплоту згоряння деревного вугілля носить нелінійний характер. Підвищення тиску від 0 до 2 МПа призводить до зміни якості деревного вугілля за такими показниками: зольність від 3,1 до 3,4 %; вихід летких речовин від 17,4 до 11,6 %; зв'язаний вуглець від 81,1 до 88,2 %; вища теплота згоряння від 31,8 до 34,3 МДж/кг.
Достовірність теоретичних результатів, отриманих в дисертаційній роботі підтверджено експериментальними дослідженнями на розробленій установці безперервної дії для термічної переробки рослинної сировини.
Registration Date
2023-12-06
popup.nrat_date
2023-12-06 / 2026-07-01
