- PII
- S30346126S0207401X25080043-1
- DOI
- 10.7868/S3034612625080043
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 44 / Issue number 8
- Pages
- 33-47
- Abstract
- The article presents the results of mathematical modeling of the ignition process of fuel pellets based on coal and biomass under high-temperature combined radiation-convective-microwave heating in an oxidizing environment. A new mathematical model of the ignition process of a composite fuel particle is presented, which differs from the known ones by a complete description of the entire complex of thermophysical, physicochemical and electrophysical processes occurring during ignition of wood-coal pellets under conditions of radiation-convective and microwave heating. The mathematical model was tested by comparative analysis of theoretical and experimental values of ignition delay times. According to the results of numerical modeling, it was found that the ignition process of fuel (composite fuels based on coal and biomass) pellets occurs in the gas phase (in the near-wall zone of the fuel pellet). At the same time, oxygen released during thermal decomposition of coal is not enough for stable ignition in the pore space of the fuel particle. For the first time, the prospects of using microwave energy for the purpose of illuminating the main fuel torch have been substantiated based on the results of theoretical studies.
- Keywords
- уголь древесина пеллета биомасса воспламенение время задержки зажигания математическое моделирование
- Date of publication
- 15.08.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 67
References
- 1. Quintero-Coronel D.A., Lenis-Rodas Y.A., Corredor L.A., Perreault P., Gonzalez-Quiroga A. // Energy. 2021. V. 220. Article 119702.
- 2. Wu H., Zeng X., Hao S., Liu B., Zhang Y. et al. // Fuel. 2024. V. 363. Article 131051.
- 3. Syrodoy S.V., Malyshev D.Yu., Nigay N.A., Purin M.V. // Process Saf. Environ. Prot. 2024. V. 184. P. 736.
- 4. Syrodoy S.V., Kuznetsov G.V., Gutareva N. Yu., Nigay (Ivanova) N.A. // Renewable Energy. 2022. V. 185. P. 1392.
- 5. Kuznetsov G.V., Syrodoy S.V., Gutareva N.Yu., Nigay N.A. // J. Energy Inst. 2021. V. 96. P. 280.
- 6. Syrodoy S.V., Kostoreva J.A., Kostoreva A.A., Asadullina L.I. // Ibid. 2020. V. 93. № 2. P. 443.
- 7. Lee D., Lee J.-H., Kim G.-M., Jeong J.-S., Kim S.-M. et al. // Renewable Energy. 2024. V. 226. Article 120198.
- 8. Cheng W., Chen J., Yang W., Jiang H., Zhu Y. et al. // Energy (Oxf.). 2024. V. 313. Article 133769.
- 9. Li J., Paul M.C., Czajka K.M. // Energy Fuels. 2016. V. 30. № 7. P. 5870.
- 10. Fatehi H., Weng W., Costac M., Li Z., Rabaçal M. et al. // Combust. and Flame. 2019. V. 206. P. 400.
- 11. Wang X., Luo Zh., Wang Y., Zhu P., Wang Sh. et al. // J. Energy Inst. 2024. V. 115. Article 101707.
- 12. Szufa S., Piersa S., Junga R., Błaszczuk A., Modliński N. et al. // Energy. 2023. V. 263, Part E. Article 125918.
- 13. Li L., Memon M.Z., Xie Y., Gao Sh., Guo Y. et al. // Circular Economy (China). 2023. V. 2. Article 100063.
- 14. Goshayeshi B., Sutherland J.C. // Combust. and Flame. 2014. V. 161. № 7. P. 1900.
- 15. Франк–Каменецкий Д.А. // Успехи химии. 1938. Т. 7. № 9. С. 1278.
- 16. Франк-Каменецкий Д.А. // Журн. техн. физики. 1939. Т. 9. № 6. С. 1457.
- 17. Франк-Каменецкий Д.А. // ДАН СССР. 1941. Т. 30. № 8. С. 729.
- 18. Spalding D.B. // Proc. 4th Sympos. (Intern.) on Combust. Pittsburgh: The Combust. Inst., 1953. № 1. P. 847.
- 19. Shi X., Wu H., Jin P., Zhang Y., Zhang Y. et al. // Energy. 2023. V. 281. Article 128192.
- 20. Zhang T., Zhou Y., Hu Zh. // Fuel Process Technol. 2023. V. 247. Article 107749.
- 21. Reddy M.P., Singh A.S., Reddy V.M. et al. // Alexandria Eng. J. 2022. V. 61. № 8. P. 6169. https://doi.org/10.1016/j.aej.2021.11.047.
- 22. Yang W., Zhang Y., Liu B., Xu K., Zhang H. // Fuel. 2022. V. 314. Article 122772.
- 23. Zhang T., Hu Zh., Zhou Y. // Combust. and Flame. 2022. V. 241. Article 112092.
- 24. Mularski J., Lue L., Li J. // Fuel. 2023. V. 348. Article 128520.
- 25. Kuznetsov G.V., Syrodoy S.V., Kostoreva Zh.A., Nigay N.A., Purin M.V. et al. // Combust. and Flame. 2024. V. 262. Article 113353.
- 26. Франк-Каменецкий Д.А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. 2-е изд., доп. и перераб. М.: Наука, 1967.
- 27. Dogonchi A.S., Bondareva N.S., Sheremet M.A., El-Sapa Sh., Chamkha Ali J. et al. // J. Energy Storage. 2023. V. 72. № 7. Article 108745.
- 28. Bondareva N.S., Sheremet M.A. // Intern. J. Thermofluids. 2023. V. 19. Article 100374.
- 29. Гольдин В.Я., Четверушкин Б.Н. // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1972. Т. 12. № 4. С. 990.
- 30. Chen Y., Aanjaneya K., Atreya A. // Fire Saf. J. 2017. V. 91. P. 820.
- 31. Galgano A., Blasi C. Di. // Combust. and Flame. 2004. V. 139. № 1–2. P. 16.
- 32. Paea S. Coal pyrolysis distribution. Wellington (New Zealand): Victoria University of Wellington, 2008.
- 33. Бондарев А.Е. Препринт № 073. М.: ИПМ им. М.В. Келдыша, 2008.
- 34. Kuznetsov G.V., Syrodoy S.V., Malyshev D.Yu., Gutareva N.Yu., Nigay N.A. // Appl. Therm. Eng. 2020. V. 170. Article 115034.
- 35. Вукалович М.П., Ривкин С.Л., Александров А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. Справ. М.: Изд-во стандартов. 1969.
- 36. Агроскин А. А., Глейбман В.Б. Теплофизика твердого топлива. М.: Недра, 1980.
- 37. Грязнов Н.С. Пиролиз углей в процессе коксования. М.: Металлургия, 1983.
- 38. Агроскин А.А. Физические свойства угля. М.: Металлургиздат, 1961.
- 39. Зельдович Я.Б. Избранные труды. Химическая физика и гидродинамика. М.: Наука, 1984.
- 40. Семенов Н.Н. // Успехи физ. наук. 1940. Т. 24. № 4. С. 433.
- 41. Вилюнов В.Н. Теория зажигания конденсированных веществ. Новосибирск: Наука (Сибирское отделение), 1984.
- 42. Басевич В.Я. // Успехи химии. 1987. Т. 56. № 5. С. 705.
- 43. Самарский А.А. // Журн. вычисл. математики и мат. физики. 1963. Т. 3. № 3. С. 431.
- 44. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. Учеб. пособие. М.: Наука, 1989.
- 45. Самарский А.А. Введение в теорию разностных схем. М.: Наука, 1971.
- 46. Kuznetsov G.V., Syrodoy S.V., Purin M.V., Karelin V.A., Nigay N.A. et al. // Energy. 2024. V. 288. Article 129579.
- 47. Физическая энциклопедия / Под ред. Прохорова А.М. В 5 т. М.: Большая Российская энциклопедия, 1992. Т. 3.
- 48. Yee K. // IEEE Trans. Antennas Propag. 1966. V. 14. № 3. P. 302.
