生物质热解气化的动力学研究及熵产分析

发布时间：2020-06-13 11:44

【摘要】：本文利用热重分析仪对生物质样品玉米秸秆和松木锯末分别进行了热解实验和半焦CO_2气化实验和分析,在常用动力学研究基础上结合绝对反应速率理论以及非平衡热动力学理论,对生物质热解气化的反应机理进行了深入的研究,所得主要结论如下:(1)通过利用热重分析仪对玉米秸秆和松木锯末进行了不同粒径和不同升温速率的热解实验,结果表明:TG和DTG曲线随升温速率的增大均向高温区移动;粒径越大,生物质样品间的温度梯度越大,传热限制越明显。(2)在热解实验基础上,利用绝对反应速率理论,通过Coats-Redfern积分法对主反应区反应机理进行了深入研究,求取了其活化焓1DH,及特征点处的活化熵与活化自由能,并求取了其反应速率常数,结果表明:活化熵1DS随着升温速率的增加而增大,化学反应越加激烈;同时1DG增大,达到相同失重率所需的温度升高,反应所需反应能级增加。粒径较小时,1DH降低,热解充分,残余半焦质量越少。(3)利用n级反应速率模型求取了生物质半焦CO_2气化反应的活化能E、指前因子A和反应级数。并利用布多尔分压原理求取了CO生成量与温度的关系。结果表明:CO的稳定性随反应温度的提高而增大,当反应温度高达1223K时,CO的生成量达到98%。(4)在热分析实验条件下,通过利用非平衡热动力学原理,根据局域平衡假设,对半焦CO_2气化过程建立了熵产率方程,同时利用Onsager倒易关系推出反应速率与唯象系数的关系,并对引起熵产率的三个不可逆因素进行了求解分析,结果表明:传热熵产率化学反应熵产率传质熵产率。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK6

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本文编号：2711128