Mathematical modelling of thermal decomposition of coal
Kömürün termal bozunmasının matematiksel modellemesi
- Tez No: 93195
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜNİZ GÜRÜZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kömür, Karbonizasyon, Piroliz, Modelleme, Termal Bozunma VI, Matematiksel modelleme, Termal bozunma, Coal, Carbonization, Pyrolysis, Modelling, Thermal Decomposition, IV %C fteKÖ?METM mSMMLl ©, Mathematical modelling
- Yıl: 2000
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
oz KOMURUN TERMAL BOZUNMASININ MATEMATİKSEL MODELLEMESİ ÜÇTEPE Ünalp Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Güniz Gürüz Kasım 2000, 113 sayfa Bu araştırmada, kömür termal bozunma prosesinin modellenmesi için bu konuda yapılmış çalışmalardan alınan veriler, değişik kinetik mekanizmalar kullanılarak incelenmiştir. Kinetik modelleme uygulamaları, sabit ve değişken sıcaklık bölgesi olarak iki ayrı bölgede gerçekleştirilmiştir. Sabit sıcaklık bölgesinde, değişik mekanizmalar, Seyitömer ve Tunçbilek Linyitlerinin 400, 500 ve 600°C'lerde daha önceden elde edilmiş piroliz verileri üzerinde uygulanmıştır. Yararlanılan çalışmadaki deneyler sabit yataklı reaktör sisteminde gerçekleştirilmiş, oluşan gaz ürünler, H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C3H8, C4H10,, gaz kromotorgafi cihazı ile analiz edilmiştir. Birinci derece denklemler kullanılan üç değişik kinetik model başarıyla uygulanmış ve reaksiyon 'k' değerleri hesaplanmıştır. Üç model içinde model- 1 'in diğerlerinden daha iyi sonuç verdiği gözlenmiştir. Model- l'in mekanizması: ki Kömür ? Katran kapp (ki, k2 ve k3) t'nin bir fonksiyonudur. k3l "~^ir~-^-^ kapp=k*a-zn) 1. Gazlar l.Gazlar z =xt(t)/TVMModel- 1 'de verilen kapp, xt ve TVM, sırasıyla, reaksiyon hız sabitlerinin zamana bağlı ifadesini, toplam dönüşümü ve kömürdeki toplam uçucu madde miktarını, belirtmektedir. Değişken sıcaklık bölgesinde ise reaksiyon derecesini de değişken olarak alan model literatürdeki bu konuda yapılmış çalışmalardan alınan piroliz deneyleri üzerinde uygulanmıştır. Modelin geçerliliği, değişik kömürler ve reaktörler kullanılarak elde edilmiş piroliz verileri üzerinde, geniş bir ısıtma hızı aralığında incelenmiştir. Modelin değişik deneysel şartlarda yapılmış pirolizleri tanımlamada başarılı olduğu gözlenmiştir. Değişken sıcaklık bölgesinde model uygulamaları için en önemli parametrenin kömür tipi olduğu görülmüştür. Modellerin kinetik sabitlerinin bulunmasında değişik analitik ve nümerik tekniklerden yararlanılmıştır. Değişken sıcaklık bölgesinde model denklemin sabitlerini bulabilmek için doğrusal olmayan regressiyon metodu kullanılmıştır. Denklemin nümerik çözümü dördüncü derece Runge Kutta metodu uygulanarak elde edilmiştir. Sabit sıcaklık bölgesinde, model denklemlerini simültane çözmek için Gauss Eliminasyon tabanlı bir metod kullanılmıştır. Dördüncü derece Runge Kutta metoduyla denklemlerin çözümü elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT MATHEMATICAL MODELLING OF THERMAL DECOMPOSITION OF COAL Ünalp Üçtepe M.Sc, Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Güniz Gürüz November 2000, 113 pages In this research, various kinetic mechanisms were used to model the thermal decomposition of coal based on previous data collected by different researches. The kinetic modelling applications on coal pyrolysis were performed in two regions, as variable and constant temperature region of pyrolysis. In constant temperature region different mechanisms were applied on the pyrolysis of Seyitömer and Tunçbilek lignites at 400°C, 500°C and 600°C based on experimental data collected previously. These experiments were performed in fixed- bed reactor system; gas products, H2, CO2, CO, CH4, C2H6, C3H8, C^io, were analysed in gas chromatography. Three models, based on first order kinetics, were used successfully and 'k' values were calculated. It was observed that model- 1 gave the best correlation compared to the others. Mechanism of Model- 1 : Coal ^ ? Tar kapp (ku k2 and k3) function of (t) 1. Gases- & ? 2. Gases z =x,(t)/TVM 111kapp, xt and TVM given in Model- 1, indicates the apparent rate constant expressions as a function of time, total conversion, and total volatile matter in coal, respectively. In variable temperature region selected mechanism takes into account the order of reaction also as a variable and was tested on experimental data obtained on the pyrolysis of different coals taken from the literature. Validity of model was checked on data with different types of coal, reactors used and for a wide range of heating rate. It was observed that the model used successfully represents coal pyrolysis performed under various experimental conditions. Coal type is the most important factor for kinetic modelling applications in variable temperature region. Various numerical and analytical techniques were utilized to find the kinetic constants of equations. Non-linear regression method was used to find the constants of equation in variable temperature region. Numerical solution of model equation was obtained by using 4th order Runge Kutta Method. In constant temperature region, method based on Gauss Elimination was used to find the kinetic reaction constants of four model equations simultaneously. 4th order Runge Kutta Method was used to solve the equations.
Benzer Tezler
- Yerinde uranyum ekstraksiyonu yöntemi üzerine deneysel ve teorik modelleme çalışmaları
Başlık çevirisi yok
HASANCAN OKUTAN
- Bitkisel sıvı yağların termik oksidasyon kinetiğinin matematiksel modellenmesi
Başlık çevirisi yok
HATİCE DÜZAKAR
- Köyceğiz Gölü su kalitesi yönetimi için egölem modeli
Başlık çevirisi yok
TARIK TOLGA ÜSTÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İ. ETHEM GÖNENÇ
- Kömürlerin kendiliğnden yanmasının teorik ve deneysel incelenmesi
Theoretical and experimental investigations of spontonequs combustion of coals
FEHMİ AKGÜN
- Toprakların ısısal özelliklerinin matematik model ile belirlenmesi
Determination of thermal properties of soil using mathematical models
KENAN BARİK
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
ZiraatAtatürk ÜniversitesiToprak Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA YILDIRIM CANBOLAT