积分方法改进的生物质热解反应速率模型构建

作     者：刘宣佐 姚宗路 赵立欣 宋锦春 丛宏斌 霍丽丽 任雅薇 Liu Xuanzuo;Yao Zonglu;Zhao Lixin;Song Jinchun;Cong Hongbin;Huo Lili;Ren Yawei

作者机构：东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所北京100081 农业农村部规划设计研究院农业农村部农业废弃物能源化利用重点实验室北京100125 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2019年第35卷第23期

页      面：242-249页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0802[工学-机械工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

基　　金：中国农业科学院科技创新工程协同创新任务(CAAS-XTCX2016011-01) 现代农业产业技术体系专项资金资助(CARS-02-31) 

主　　题：热解 生物质 动力学 Arrhenius方程 温度积分项 等转化率法 热重分析法 

摘      要：针对经典Arrhenius方程中温度积分项不可积的问题,通过设定热解过程中生物质转化率同时为时间t和温度T的函数,使温度积分项可积分,有效避免积分法动力学分析中因简化而导致的计算误差。基于此热动力学方程(Ⅱ类热动力学方程)采用等转化率线性积分法求解反应活化能E,并结合模型拟合法选取最优反应机理函数,将选取的机理函数重新代入Ⅱ类热动力学方程积分式解得指前因子A的值。基于等转化率线性积分法分别采用Ⅰ类及Ⅱ类热动力学方程对玉米芯等5种生物质热解过程进行动力学分析,结果显示2类热动力学方程求得生物质活化能E的决定系数均高于0.95。Ⅱ类动力学方程求解的动力学参数计算的动力学分析值与试验值的吻合度高于Ⅰ类动力学方程。根据热解反应的活化能E与lnA具有高度线性拟合性,且转化率0.05~0.85间活化能波动不大这一特点,采用最大热解速率处转化率对应的热解动力学参数简化热解过程的动力学参数,可减小数值模拟的计算成本,为工程上热解反应的数值模拟提供一定的基础。