Учёные ТПУ рассчитали эффективный способ сушения древесных отходов

Учёные Томского политеха совместно с коллегами из МАИ нашли способ сушить древесные отходы с минимальными затратами энергии. Результаты экспериментов и математическая модель, описывающая процессы в сушильной камере, опубликованы в журнале Biomass and Bioenergy (Q1, IF: 7.2). Об этом сообщили в пресс-службе вуза.

ИСТОЧНИК ФОТО: ТПУ.

Древесные отходы — опилки, кора, щепа — относятся к перспективному возобновляемому виду топлива. При сжигании они выделяют столько же углекислого газа, сколько дерево поглотило за время роста. Но свежая биомасса содержит от 10 до 50% влаги, и перед сжиганием её нужно сушить. На это уходит много энергии, и до сих пор никто не создал точных математических моделей, описывающих поведение измельчённой древесины в сушильных установках.

"Результаты экспериментов показали, что, когда толщина слоя древесной биомассы превышает 50 мм, во всем диапазоне температур возникают обратные потоки водяного пара, проникающие внутрь материала. А внутри слоя древесины происходит сперва конденсация водяного пара, приводящая к локальному повышению температуры, а затем совместное испарение исходной влаги и вторичного конденсата, приводящее к переохлаждению слоя. Также было показано, что при меньшей толщине слоя подобные обратные потоки либо отсутствуют, либо их влияние является незначительным. Что дает веские основания говорить о том, что для сушки диспергированной древесной биомассы перед сжиганием в паровых и водогрейных котлах целесообразно использовать конвейерную систему подачи в сушильную камеру со слоем толщиной 1,25 мм, что позволит достичь минимально возможного энергопотребления для удаления влаги", — пояснила руководитель гранта Наталья Нигай.

На основе полученных данных была разработана математическая модель, описывающая весь комплекс процессов в системе "внешняя среда — сушильная камера — слой биомассы". С точностью до 5% модель позволяет оптимизировать параметры сушки для конкретных условий. В перспективе её можно использовать при проектировании энергоэффективных систем сушки биомассы.

По словам руководителя проекта, учёные пришли к пониманию управления процессами на микроуровне. Модель позволяет точно рассчитывать режимы сушки для разных видов отходов и разной влажности. В промышленности такая точность поможет существенно сэкономить энергию и снизить себестоимость топлива.