МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПИРОЛИЗА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В УСЛОВИЯХ ФИЛЬТРАЦИИ ГАЗА 

Беккер А.В., Волкова Н.Н., Полианчик Е.В.

Институт проблем химической физики РАН

Целлюлоза является удобным объектом для изучения процесса пиролиза пористого газифицирующегося конденсированного материала.

На основе анализа кинетических закономерностей тепловыделения при пиролизе целлюлозы [1] построена схема химических реакций, включающая автокаталитические химические реакции. Полученная кинетическая модель была включена в  систему уравнений, описывающую неизотермическую фильтрацию газа:

где  m – пористость среды; i – доля инертного наполнителя в конденсированной фазе;  T – температура; ξ – доля непрореагировавшей целлюлозы; η – доля катализатора в газе; r_I, r_C, - плотность инертного твердого и  целлюлозы; q – расход газа; c_I, c_C, c_G – удельные теплоемкости инертного твердого наполнителя, целлюлозы и газа, соответственно; Q_S – полный тепловой эффект; l – коэффициент теплопроводности; k₀₁, k₀₂ – предэкспоненциальные множители, E₁, E₂ – энергии активации; R – молярная газовая постоянная; P₀ – давление газа; M – молярная массагаза; x – пространственная координата; t – время.

Данная математическая модель позволяет анализировать физико-химические аспекты газогенерации, а также исследовать структуру и устойчивость реакционного фронта.  Решение  системы уравнений выполнено с использованием экспериментальных данных [1]. Показано, что принудительная фильтрация инертного газа позволяет проводить пиролитическую газификацию  целлюлозы в сверхадиабатическом режиме и оптимально контролировать его.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 99-03-32369).

Л и т е р а т у р а

1. Рубцов Ю.И., Казаков А.И., Андриенко Л.П., Манелис Г.Б., Физика горения и взрыва, 1993, №6, 49-53.