مدل‌سازی پیرولیز (تجزیه گرمایی) قرص‌های چوبی راش تحت تابش متمرکز نور خورشید

مدل ذره منفرد دوبعدی و ناپایدار CFD (دینامیک سیالات محاسباتی) ارائه و برای شبیه‌سازی فرایند پیرولیز قرص‌های چوبی راش (با قطر ۱۰ میلیمتر و ارتفاع ۵ میلیمتر) مورد استفاده قرار گرفته است. ضرایب شبه‌استوکیومتری در مورد کسر جرمی تار اولیه که توسط برهم‌کنشی به گاز و تار ثانویه تبدیل شده‌اند برای نخستین بار در دماها و نرخ‌های گرمایش مختلف تعیین شده‌اند. پیش‌بینی‌های مدل دوبعدی با موفقیت با آزمون‌های انجام شده در دماهای °C 600 تا دمای نهایی °C 2000 با نرخ‌های گرمایش ۱۰ و °C/s 50 تایید شده‌اند. تکامل محصولات نهایی و اتلاف جرمی زیست‌توده پیرولیز شده با دما و نرخ گرمایش، افزایش یافته‌اند. به‌علاوه هرچه دما و نرخ گرمایش بالاتر باشند، بازدهی گاز بالاتر خواهد بود. این موضوع بر برهم‌کنش ثانویه درون‌ذره‌ای تار به گاز برای پیرولیز نمونه‌ای با اندازه بزرگ تحت دما و نرخ گرمایش بالا تاکید دارد.

A two-dimensional, unsteady CFD (Computational Fluid Dynamics) single particle model was developed and used to simulate the solar pyrolysis process of beech wood pellets (10 mm in diameter and 5 mm in height). Pseudo-stoichiometric coefficients about the mass fraction of primary tar converted by the reaction into gas and secondary tar were determined at different temperatures and heating rates for the first time. The 2D model predictions were successfully validated with tests performed at 600 °C to 2000 °C final temperature, with 10 and 50 °C/s heating rates. The evolution of the final products and mass losses of pyrolyzed biomass are enhanced with temperature and heating rate. Moreover, the higher the temperature and heating rate, the higher the gas yield. This emphasizes the intra-particle tar secondary reaction into gas for pyrolysis of large size sample under high temperature and heating rate.