15873

15873

مدل¬سازي فرايند گازسازي جهت توليد بهينه هيدروژن

كارشناسي ارشد

تبديل انرژي

اسفند ماه 1394

اسفند ماه 1394

دكتر غلامرضا شهرياري

مكانيك

چكيده در اين مطالعه با توجه به پتانسيل بالاي زيست¬توده در كشور و نياز روز افزون جوامع به استفاده از راهكارهاي جاگزين جهت توليد انرژي، به بررسي توليد هيدروژن از طريق گازسازي اين منابع پاك و پايدار انرژي پرداخته شده است. با مرور ادبيات گسترده اين موضوع مشخص شد كه از ميان انواع مختلف راكتورهاي گازسازي، راكتورهاي بستر سيال مناسب¬ترين گازسازي زيست¬توده مي¬باشند. از اين رو مطالعه حاضر بر روي گازسازي زيست¬توده در راكتورهاي بسترسيال شده تمركز دارد. سوخت مورد استفاده در اين مطالعه چوب جنگلي در نظر گرفته شده است و گرماي مورد نياز براي تامين دماي عملكردي راكتور از سوزاندن بخشي از سوخت ورودي تامين مي¬شود. براي مدل¬سازي فرايند گازسازي از مدل سنتيكي كه در بردارنده سنتيك شيميايي و همچنين هيدروديناميك جريان درون گازساز مي¬باشد، استفاده شده است. در اين مدل از تئوري سيال¬شدگي دوفازي استفاده شده و فرض مي-شود كه بستر راكتور شامل دو فاز امولسيون(حاوي ذرات جامد) و فاز حباب(بدون وجود ذرات جامد در آن) بوده كه با هم تبادل جرم و انرژي دارند. در اين مدل از تغييرات دما در طول راكتور صرف نظر شده است. نتايج مدل ايجاد شده، تطابق قابل قبولي با نتايج تجربي موجود در ادبيات موضوع دارد. در اين مطالعه اثر پارامترهايي نظير دماي راكتور، نوع عامل گازساز، نسبت جرمي عامل گازساز به سوخت، اندازه قطر ذرات بستر،رطوبت سوخت و اندازه راكتور مورد بررسي قرار گرفته شده است. با توجه به نتايج بدست آمده مشخص شد كه اندازه قطر راكتور و اندازه ذرات بستر تاثير ناچيزي بر تركيب گاز نهايي داشته اما دماي كاري راكتور و دبي ورودي عامل گازساز تاثير بسيار زيادي بر روي تركيب نهايي گاز توليدي دارند. به طور كلي افزايش دماي كاري راكتور و افزايش دبي ورودي عامل گازسازي سبب افزايش ميزان هيدروژن توليدي در گاز نهايي مي¬شود. اما افزايش بيش از حد دما كاري به منزله سوزاندن بخش بيشتري از سوخت ورودي به منظور تامين حرارت مورد نياز راكتور بوده و در نهايت باعث كاهش ميزان هيدروژن توليدي خواهد شد. افزايش بيش از حد دبي ورودي عامل گازساز نيز سبب كاهش زمان ماند سوخت در راكتور شده كه تاثير منفي بر روي توليد هيدروژن دارد. در نهايت با توجه به نتايج بدست آمده، دماي كاري 820 درجه سانتيگراد و نسبت دبي عامل گازساز به سوخت معادل 3/1 به عنوان نقطه كاري بهينه و عامل گازساز بخار آب به عنوان ماده مناسب جهت گازسازي زيست¬توده به منظور توليد هيدروژن بيشتر مشخص شدند. واژه‌هاي كليدي: هيدروژن، زيست¬توده، گازسازي، راكتورهاي گازساز، بسترهاي جامد-گاز، سنتيك واكنش¬ها شيميايي و معادلات بقاي اجزا