مطالعه نظری و آزمایشگاهی گازی‌سازی اندام‌های هوایی سیب‌زمینی در گازی‌ساز بستر سیال و ثابت
Subject Areas : Farm Structures
مجتبی جاویدی قراچه
1
(دانشجوی دکتری، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
مهدی خجسته پور
2
(دانشیار، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
محمدعلی ابراهیمی نیک
3
(استادیار، گروه مهندسی بیوسیستم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران)
ون ازلینا ون اب کریم قانی
4
(دانشیار گروه مهندسی شیمی، دانشگاه پوترا مالزی، مالزی)
Keywords: مدلسازی, بالاسو, گازی‌ساز بستر ثابت, گازی‌ساز بستر سیال,
Abstract :
دستگاه گازی‌ساز بالاسو در مقیاس آزمایشگاهی به دو صورت بستر سیال و ثابت در سه حالت (بستر سیال با دو نسبت تعادل 2/0 و 25/0 و یک حالت با بستر ثابت) برای این تحقیق به کار گرفته شد. آزمایش در پنج دمای راکتور مختلف (650، 700، 750، 800 و °C850) انجام شد. برای به دست آوردن داده‌های مورد نیاز برای مدل تعادل ترمودینامیکی تحلیل تخمینی و نهایی روی اندام‌های هوایی سیب‌زمینی به عنوان خوراک دستگاه صورت گرفت. این مدل بر پایه دما است و نتایج متفاوتی برای دماهای مختلف ارائه می‌دهد. مدل نتیجه کاملاً دقیقی برای پیش‌بینی مقدار متان در نسبت تعادلی 25/0 ارائه داد. با در نظر گرفتن متوسط مقدار هر مؤلفه گازی در گاز خروجی کمترین خطا برای پیش‌بینی CO با خطای 7/0 درصد بود. با در نظر گرفتن نتایج آزمایشگاهی مدل نتایج بهتری برای پیش‌بینی مؤلفه‌های گازی در بستر سیال به خصوص در نسبت تعادلی 25/0 ارائه کرد. با توجه به خطای متوسط بهترین نتایج برای CO، N2 و CO2 به دست آمد. با افزایش دما مقادیر ارزش حرارتی حداکثر و راندمان تبدیل کربن افزایش یافت.
Ahmed, T.Y., Ahmad, M.M., Yusup, S., Inayat, dA., & Khan, Z. (2012). Mathematical and computational approaches for design of biomass gasification for hydrogen production: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 16, 2304-2315.
Aloui, T., & Halouani, K. (2007). Analytical modeling of polarizations in a solid oxide fuel cell using biomass syngas product as fuel. Applied Thermal Engineering, 27, 731-737.
Arnavat, P. M. (2011). Performance modeling and validation of biomass gasifiers for trigeneration plant. Unpublished dissertation, Department of Mechanical Engineering, University of Rovirai Virgili, Spain.
Babu, B.V., & Sheth, N.P. (2006). Modeling and simulation of reduction zone of downdraft biomass gasifier: effect of char reactivity factor. Energy Conversion and Management, 47, 2602-2611.
Banapurmath, N.R., &Tewari, P.G. (2009). Comparative performance studies of a 4-stroke CI engine operated on dual fuel mode with producer gas and Honge Oil and its Methyl Ester (HOME) with and without carburetor. Renewable Energy, 34, 1009-1015.
Cao, Y., Wang, Y., Riley, J.T., & Pan, W.P. (2006). A novel biomass air gasification process for producing tar-free higher heating value fuel gas. Fuel Processing Technology, 87, 343-353.
CIP. (2015). World Potato Atlas. Retrieved from https://research.cip.cgiar.org/confluence/display/wpa/Iran.
Di Blasi, C. (2000). Dynamic behavior of stratified downdraft gasifiers. Chemical Engineering Science, 55, 2931-44.
Dokhani, Sh., Keramat, J. & Rofigari Haghighat, Sh. (2003). Changes in glycoalkaloids and alfasolanine in potatoes during storage and thermal process. Journal of Soil and Water Sciences, Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, 7, 171-183(In Persian).
Doranehgard, M.H., Samadyar, H., Mesbah, M., Haratipour, M., & Samiezade, S. (2017). High-Purity Hydrogen Production with in Situ CO2 Capture Based on Biomass Gasification. Fuel, 202, 29–35.
FAO. (2011). Potato World. Retrieved from http://www.fao.org/potato-2008/en/world/.2008.
FAOSTAT. (2016). Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). FAOSTAT Database. Retrieved from http://faostat.fao.org/beta/en/#data/QC.
Ghani, W.A.W.K., Moghadam, R.A., Salleh, M.A.M., & Tavasoli, A. (2012). Gasification performance of rice husk in fluidized bed reactor: a hydrogen-rich production. Journal of Energy and Environment, 4(1), 7-11.
Ghatrehsamani, S., Ebrahimi, R., NewazKazi, S., Badarudin Badry, A., & Sadeghinezhad, E. (2016). Optimization model of peach production relevant to input energies – Yield function in Chaharmahal va Bakhtiari Province, Iran. Energy, 99, 315-321.
Giltrap, D.L., McKibbin, R., & Barnes, G.R.G. (2003). A steady state model of gas-char reactions in a downdraft biomass gasifier. Solar Energy, 74, 85-91.
Hernández, J.J., Aranda-Almansa, G., & Bula, A. (2010). Gasification of biomass wastes in an entrained flow gasifier: effect of the particle size and the residence time. Fuel Processing Technology, 91, 681-692.
Jiang, L., Chen, Z., & Farouq Ali, S.M. (2017). Modelling of reverse combustion linking in underground coal gasification. Fuel, 207, 302-311.
Khajehpour, M. (1999). The Production of Industrial Crops (4thEd.). Isfahan: Jahad Daneshgahi.
Kirkils, A.F., & Verbong, G.P.J. (2011). Biomass gasification: Still promising? A 30-year global overview. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, 471-481.
Lv, P.M., Xiong, Z.H., Chan, G.J., Wu, C.Z., Chen, Y., & Zhu, J.X. (2004). An experimental study on biomass air-steam gasification in a fluidized bed. Bioresource Technology, 95, 95-101.
Masmoudi, M.A., Sahraoui, M., Grioui, N., & Halouani, K. (2014). 2-D Modeling of thermo-kinetics coupled with heat and mass transfer in the reduction zone of a fixed bed downdraft biomass gasifier. Renewable Energy, 66, 288-298.
Midilli, A., Dogru, M., Howarth, C.R., & Ayhan, T. (2001). Hydrogen production from hazelnut shell by applying air-blown downdraft gasification technique. International Journal of Hydrogen Energy, 26, 29-37.
Monforti, F., Bodis, K., Scarlat, N., & Dallemond, J.F. (2013). The possible contribution of agricultural crop residues to renewable energy targets in Europe: A spatially explicit study. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 19, 666–677.
Monteiro, E., Ismail, T.M., Ramos, A., El Salam, M.A., Brito, P.S.D., & Rouboa, A. (2017). Assessment of the Miscanthus Gasification in a Semi-Industrial Gasifier Using a CFD Model. Applied Thermal Engineering, 123, 448–457.
Mozafari, A., Farshchi Tabrizi, F., Farsi, M., & Seyed Mousavi, S.A. H. (2017). Thermodynamic modeling and optimization of thermolysis and air gasification of waste tire. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 126, 415-422.
Mweetwaa, A.M., Huntera, D., Poea, R., Kim, C., Harich Ginzberg, I., Tokuhisa, J.G., & Veilleux, R. E. (2012). Steroidal glycoalkaloids in Solanumchacoense. Phytochemistry, 75, 32–40.
Pengmei, L., Zhenhong, Y., & Longlong, M. (2007). Hydrogen-rich gas production from biomass air and oxygen/steam gasification in a downdraft gasifier. Renewable Energy, 32, 2173-2185.
Plis, P., & Wilk, R.K. (2011). Theoretical and experimental investigation of biomass gasification process in a fixed bed gasifier. Energy, 36(6), 3838–3845.
Roy, P.C., Datta, A., & Chakraborty, N. (2013). An assessment of different biomass feedstocks in a downdraft gasifier for engine application. Fuel, 106, 864-868.
Sales, C.V.B., Maya, D.M.Y., Lora, E.E.S., Jaén, R.L., Reyes, A.M.M., Andrade, A.M.G.R.V., & Martínez, J.D. (2017). Experimental Study on Biomass (eucalyptus spp.) Gasification in a Two Stage Downdraft Reactor by Using Mixtures of Air, Saturated Steam and Oxygen as Gasifying Agents. Energy Conversion and Management, 145, 314–323.
Simone, M., Nicolella, C., & Tognotti, L. (2013). Numerical and experimental investigation of downdraft gasification of woody residue. Bioresource Technology, 133, 92-101.
Thunman, H., & Leckner, B. (2005). Influence of size and density of fuel on combustion in a packed bed. Processing Combustible Institute, 30, 2939-2946.
Vaezi, M., Passandideh-fard, M., Moghiman, M., & Charmchi, M. (2011). Gasification of heavy fuel oils: A thermochemical equilibrium approach. Fuel, 90, 878-885.
Xiao, R., Jin, B., Zhou, H., Zhong, Z., & Zhang, M. (2007). Air gasification of polypropylene plastic waste in fluidized bed gasifier. Energy Conversion and Management, 48, 778-786.
Xiao, R., Zhang, M., Xiaong, Y., Zhou, H., Duan, Y., Zhong, Z., Chen, X., Shen, L., & Huang, Y. (2007). Air blown partial gasification of coal in a pilot plant pressurized spout-fluid bed reactor. Fuel, 86, 1631-1640.
Xie, J., Zhong, W., Jin, B., Shao, Y., & Liu, H. (2012). Simulation on gasification of forestry residues in fluidized beds by Eulerian–Lagrangian approach. Bioresource Technology, 121, 36-46.
Xue, Q., Heindel, T.J., & Fox, R.O. (2011). A CFD model for biomass fast pyrolysis in fluidized-bed reactors. Chemical Engineering Science, 66, 2440-52.
Yan, L., Cao, Y., & He, B. (2018). On the kinetic modeling of biomass/coal char co-gasification with steam. Chemical Engineering Journal, 331, 435-442.
Zainal, Z.A., Ali, R., Lean, C.H., & Seetharamu, K.N. (2001). Prediction of the performance of a downdraft gasifier using equilibrium modeling for different biomass materials. Energy Conversion and Management, 42(12), 1499–1515.
