Title of article :
Nonlinear Analysis of Integrated Kinetics and Heat Transfer Models of Slow Pyrolysis of Biomass Particles using Differential Transformation Method
Author/Authors :
Sobamowo, M. G Department of Mechanical Engineering - University of Lagos - Akoka, Lagos, Nigeria , Ojolo, S. J Department of Mechanical Engineering - University of Lagos - Akoka, Lagos, Nigeria , Osheku, C. A Federal Ministry of Science and Technology - Abuja, Nigeria
Pages :
41
From page :
5
To page :
45
Abstract :
The inherent nonlinearities in the kinetics and heat transfer models of biomass pyrolysis have led to the applications of various numerical methods in solving the nonlinear problems. However, in order to have physical insights into the phenomena and to show the direct relationships between the parameters of the models, analytical solutions are required. In this work, approximate analytical solutions for the nonlinear integrated kinetics and heat transfer of pyrolysis of biomass particle under isothermal and non-isothermal heating conditions are presented using differential transformation method. Also, the results of the analytical solutions are compared with the numerical and experimental results in literature. Good agreements are established between the present results and the past works. Thereafter, parametric studies are carried out on the effects of heating conditions, heating rates, thermo-geometric parameters, boundary conditions, particles shape and size on the pyrolysis kinetics and thermal decomposition of biomass particles. It is therefore expected that this study will enhance the understanding of the pyrolysis by giving physical insights into the various factors and the parameters affecting the thermochemical process.
Farsi abstract :
رفتار غير خطي ذاتي در مدل هاي سينتيك و انتقال حرارت در طي پيروليز )تجزيه حرارتي( زيست توده ها منجر به توسعه روش هاي عددي در مسائل غيرخطي شده است. به هر حال، به منظور فهم فيزيكي موضوع و نشان دادن ارتباط مستقيم بين پارامترهاي مدل، راه حل هاي تحليلي مورد نياز است. در اين تحقيق به كمك حل تبديل ديفرانسيلي، پاسخ تحليلي تقريبي براي سينيتيك و انتقال حرارت يكپارچه ذرات در طي پيروليز زيست توده در شرايط گرمايش همدما و غير همدما ارائه شده است. همچنين، نتايج حل تحليلي با نتايج حل عددي موجود در سوابق علمي مقايسه شده است. از اين رو، مطالعات پارامتري براي بررسي اثرات حرارتي، نرخ حرارت، پارامترهاي ترمو-هندسي، شرايط مرزي، شكل ذرات و اندازه بر روي پيروليز سينتيك و حرارتي در طي تجزيه ذرات زيست توده صورت پذيرفته است. لذا، انتظار ميرود كه اين مطالعه فهم فيزيكي عوامل و فاكتورهاي مختلف موثر بر اين پديده ترموشيميايي را فراهم كند.
Keywords :
Biomass particle , Pyrolysis kinetics , Isothermal temperature , Non- isothermal heating rates , Differential transformation method
Journal title :
Astroparticle Physics
Serial Year :
2018
Record number :
2467631
Link To Document :
بازگشت