Теоретичні та експериментальні дослідження теплообмінних процесів термічного розкладу вуглецевмісної сировини в удосконаленому піролітичному апараті

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017 р. Дисертацію присвячено вивченню теплових процесів, які відбуваються у апаратах піролізу вуглецевмісної сировини, задля вдосконалення конструкції основного та допоміжного обладнання установок для вуглевипалювання. Розглянуто існуючий попит на деревне вугілля як один з альтернативних енергетичних ресурсів сучасності. Досліджено актуальність тематики для розвинених країн світу та України зокрема. Проведено мікроскопічне дослідження структурної будови деревини п'яти порід. Досліджено кінетику сушки сировини із різним рівнем початкової вологості. Побудовано енергетичні криві сушки і аналітично оцінено можливу економію первинного палива на цій стадії виробничого циклу. Розроблено експериментальну установку для визначення коефіцієнту тепло-провідності деревини, яка враховує не тільки нелінійність зміни коефіцієнта теплопровідності деревини з підвищенням температури до 600°С, а й анізотропію теплопровідних властивостей матеріалу. Запропоновано спосіб ідентифікації коефіцієнта теплопровідності деревини, який базується на розробленій експериментальній установці. Для визначення коефіцієнту теплопровідності деревини за результатами теплофізичного експерименту вирішено зворотну задачу теплопровідності. Виявлено неефективність теплової ізоляції на зовнішніх поверхнях елементів конструкції існуючої установки. Запропоновано нові заходи ізолювання для зменшення теплових втрат до навколишнього середовища. Запропоновано новий принцип закладання дерев'яних полін з урахуваннях геометрії сировини та вагонетки. Вдосконалено конструкцію вагонетки таким чином, що максимізувати корисний вплив усіх теплових потоків, які циркулюють у апараті.