mdh.sePublications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Dynamics of wood particle pyrolysis applied to gas-solids fluidisation
Mälardalen University, Department of Public Technology.
2005 (English)Doctoral thesis, monograph (Other scientific)
Abstract [sv]

Avhandlingen behandlar matematiska modellerings- och simuleringsaspekter samt resultat rörande pyrolys av stora och små träpartiklar. Avhandlingsarbetet är inriktat på två specifika processer. Den ena är pyrolys av enstaka träpartiklar och den andra är pyrolys av fluidiserade träpartiklar.

De i avhandlingen presenterade studierna behandlar först matematisk modellering av pyrolys av enstaka träpartiklar. Två modeller presenteras, den första är en två-fas transportmodell och den andra är en transportmodell för porösa medier. Dessa modeller är två olika sätt att modellera mass-, impuls- och värmetransporten i samband med pyrolys av enstaka partiklar. De presenterade modellerna medför en ny modelleringsegenskap i och med att det inre, det yttre och gränsskikten hos den uppvärmda och reagerande träpartikeln inbegrips i beräkningarna. Detta ger nya analysmöjligheter jämfört med tidigare publicerad litteratur rörande pyrolys av enstaka partiklar som enbart behandlar det inre av partikeln samt vissa randvillkor på partikelns ytor.

Modelleringen omfattar även behandling av förändringarna av viktiga processparametrar genom den termiska nedbrytningen av träets struktur under pyrolys. Dessa parametrar är bland annat: densitet, värmeledning, massdiffusion, porositet, permeabilitet och emissivitet. De genomförda modellsimuleringarna jämförs med experimentella data från publicerad litteratur.

Vidare, genom att en noggrann beräkningsgeometri har använts kan partikelns gränsskikt studeras i syfte att ta fram nya modeller för den lokala transporten av massa, impuls och värme till, från och igenom partikelns yttre ytor. Korrelationer has framtagits för partikelns Nusselt- och Sherwood-tal. Dessutom har två specifika modeller tagits fram för den påverkan som de ur partikeln utträngande gaserna från träpyrolysen har på omgivningen. Dessa modeller är i form av en extra viskositetsterm samt en extra term för förändringen av partikelns dragkoefficient.

Modellerna från studierna av pyrolys av enstaka träpartiklar har sedan infogats vid modelleringen av pyrolys med fluidiserade gas-partikelflöden. Simuleringarna vid fluidisering är behandlade som två-fasflöden där reologin för de fluidiserade partiklarna beräknas med hjälp av kinetisk teori för granulära flöden. Två fallstudier presenteras. Den första är en modell för den nya biobränslepannan i Västerås (panna 5) som är av typen cirkulerande fluidbädd. Den andra är en numerisk studie avseende effekterna på fluidiseringen vid användandet av de tidigare framtagna korrelationerna och modellerna från studierna av enstaka pyrolyserande partiklar.

Det har genom dessa studier visats att det förenklade fallet med en enstaka träpartikel kan ge information för att ta fram korrelationer och modeller för att användas vid partikulära två-fasmodeller. Studierna har även visat att pyrolys av biobränsle under fluidisering måste modelleras på ett sådant sätt att pyrolysens påverkan på partiklen och dess omgivning inkluderas i den matematiska modellen för mer fullständiga simuleringar skall kunna göras.

Abstract [en]

This thesis presents modelling and simulation aspects and results concerning pyrolysis of wood solids. The presented investigations are focused mainly on two processes; pyrolysis of single wood solids and pyrolysis of wood particles exposed to different levels of fluidisation.

The studies presented begin with the modelling of single solids pyrolysis using both a twophase transport model and the porous media transport model. These are two equation approaches to model the mass, heat and momentum transport connected with the pyrolysis of the wood. A novel modelling feature in the present work is that the inner, the outer and the boundary layers of the heating and reacting wood solids are considered giving new possibilities to further investigate the pyrolysis phenomena. The models include the transition of important parameters during the decomposition of the wood structure, such as: density, thermal conductivity, mass diffusivity, porosity, permeability and emissivity. The simulation results are compared with experimental data from literature.

Further on, resolving of the solids boundary layers allows for new models to be developed concerning mass, heat and momentum transport through the solids surfaces interface. Correlations are made for both the particle Nusselt and Sherwood numbers and a pyrolysis induced diffusivity and drag model is also created.

From the studies on the pyrolysis of the single wood solids the impact of the pyrolysis is incorporated in the modelling of gas-solids fluidised systems with pyrolysing wood particles. The simulation of the particulate flow is modelled as two-phase flows where the rheology of the fluidised particles is taken into account by the use of the kinetic theory model approach. Two cases are presented concerning this type of process, the first is the model of the municipal circulating fluidised bed in Västerås in Sweden and the second is a numerical investigation of the impact of the authors developed correlations for mass, heat and momentum transfer of the pyrolysing solids.

Place, publisher, year, edition, pages
2005. , 169 p.
Series
Mälardalen University Press Dissertations, ISSN 1651-4238 ; 20
National Category
Other Environmental Engineering
Research subject
Energi- och miljöteknik
Identifiers
URN: urn:nbn:se:mdh:diva-67ISBN: 91-88834-93-X (print)OAI: oai:DiVA.org:mdh-67DiVA: diva2:121294
Public defence
2005-10-14, Beta, Västerås, 10:00
Opponent
Supervisors
Available from: 2005-11-24 Created: 2005-11-24

Open Access in DiVA

No full text

By organisation
Department of Public Technology
Other Environmental Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

Total: 305 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf