РАСЧЕТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ПРИРОДНОГО ДОЛОМИТА В КИПЯЩЕМ СЛОЕ
Аннотация
Целью предлагаемой работы является совершенствование описания гидродинамики, тепло- и массопереноса при термическом разложении частиц доломита в кипящем слое. Термическое разложение образцов доломита массой 0,5-1,4 г было выполнено в лабораторной печи. Константы скорости диссоциации отдельно для кальциевой и магнезиальной составляющих были установлены в форме аррениусовских уравнений. Модель кипящего слоя была дополнена полученными кинетическими зависимостями. Сама модель построена на основе теории цепей Маркова и позволяет описывать тепло- и массоперенос в кипящем слое. Она содержит две параллельные цепи ячеек: одна для частиц доломита, другая для ожижающего газа. Сходственные ячейки цепей могут обмениваться теплотой и массой, а продольное перемещение сред описывается матрицами переходных вероятностей. В ячейках для частиц содержатся источники теплоты, вызванной протеканием реакций. Переходные матрицы поставлены в соответствие с физическими параметрами протекания процессов, что делает предлагаемую модель нелинейной. При описании витания, прогрева и диссоциации одиночной частицы было получено хорошее соответствие с экспериментальными данными. Было выполнено расчетное исследование термической переработки навески доломита массой 350 г в кипящем слое. Одной из главных особенностей процесса, влияющих на гидродинамику слоя, является его расширение с течением времени. Это происходит из-за снижения скорости витания частиц доломита в течение их термической обработки. Расчетные результаты показали пространственную и временную неоднородность скорости диссоциации. Предложенная математическая модель может быть рассмотрена как достоверная научная основа для операционного контроля и проектирования установок кипящего слоя.
Для цитирования:
Митрофанов А.В., Мизонов В.Е., Василевич С.В., Малько М.В. Расчетно-экспериментальное исследование термического разложения природного доломита в кипящем слое.Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2018. Т. 61. Вып. 3. С. 93-99
Литература
Beruto D.T., Vecchiattini R., Giordani M. Solid products and rate-limiting step in the thermal half decomposition of natural dolomite in a CO2 (G) atmosphere. Thermochimica Acta. 2003. V. 405. P. 183-194. DOI: 10.1016/S0040-6031(03)00190-4.
Mal'ko M.V., Vasilevich S.V., Degterov D.V., Bogach V.N. Experimental study of kinetics of thermal decomposition of Belorussian dolomites. Vesci Nacyja-nal’noj akadjemii navuk Belarusi. Seryja fizika-tjehnichnyh navuk. 2015. N 1. P. 95-101. (in Russian).
Kosenko N.F., Filatova N.V. Kinetics of decomposition of dolomite in a microwave field. Ogneupory i Tekhnicheskaya Kerami-ka. 2010. N 3. P. 31-34 (in Russian).
Rat’ko A.I. Ivanets A.I., Kulak A.I., Morozov E.A., Sakhar I.O. Thermal decomposition of natural dolomite. Inorg. Mat. 2011. V. 47. № 12. P. 1372-1377.
Rodriguez-Navarro C., Ruiz-Agudo E., Luque A., Rodriguez-Navarro A.B., Ortega-Huertas M. Thermal Decomposition of Calcite: mechanisms of formation and textural evolution of CaO nanocrystals. Am. Mineralogist. 2009. V. 94. P. 578-593. Doi: 10.2138/am.2009.3021.
Rodriguez-Navarro C., Kudlacz K., Ruiz-Agudo E. The mechanism of thermal decomposition of dolomite: New insights from 2D-XRD and TEM analyses. Am. Mineralogist. 2012. V. 97(1). P. 38-51. Doi: 10.2138/am.2011.3813.
Mal'ko M.V., Vasilevich S.V., Asadchiy A.N., Dobrego K.V., Koznacheev I.A., Shmelev E.S., Poznyak A.I. Study of the kinetics and mechanism of thermal decomposition of natural dolomites of Belarus. XV Minsk International Forum on Heat and Mass Exhange. 2016. V. 2. P. 125-128 (in Russian).
Dobrego K.V. Macrokinetic models of thermal decomposition of dolomite for calculation of sorption systems of gas generators. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. SNG. Energetika. 2015. N 5. P. 51-59. (in Russian).
Mothilal T., Pitchandi K. Effect of particles density on holdup mass and heat transfer rate in solid cyclone heat exchanger. ARPN J. Eng. Appl. Sci. 2016. V. 11. N 2. P. 1293-1297.
Barochkin E.V., Zhukov V.P., Nenaezdnikov A.Yu., Belyakov A.N., Roslyakov A.N. Optimum control of the interphase surface in the bubbling stage of atmospheric deaerators. Vestn. IGEU. 2012. N 4. P. 58-61. (in Russian).
Zhukov V.P., Belyakov A.N. Thermodynamic approach to the description of mechanical processes in granular media. Vestn. IGEU. 2013. N 1. P. 74-77. (in Russian).
Bobkov S.P. Application of probabilistic approaches for modeling of technological processes. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2005. V. 48. N 7. P. 105-112. (in Russian).
Mizonov V., Mitrofanov A., Ogurtzov A., Tannous K. Modeling of particle concentration distribution in a fluidized bed by means of the theory of Markov chains. Part. Sci. Technol. 2014. V. 32. N 2. P. 171-178.
Mitrofanov A.V., Tannous K., Mizonov V.E. Experimental study of the hydrodynamics of biofuel particles in a fluidized bed furnace. Vestn. IGEU. 2014. N 3. P. 65–67. (in Russian).
Mitrofanov A.V., Mizonov V.E., Tannous K. A mathematical model of fluidized bed state evolution at moisture transfer. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2015. V. 58. N 4. P. 75-78 (in Russian).
