Biomasas termiskās sadalīšanās matemātiskais modelis

Abstract

Šajā darbā tiek apskatīts biomasas termiskās sadalīšanas matemātiskais modelis. Biomasa tiek apskatīta kā poraina vide. Biomasa termiski sadalās pēc Arēniusa likuma. Biomasai sadaloties izdalās gāze. Gāze reaģē ar skābekli temperatūras ietekmē pēc Arēniusa likuma, radot siltumu. Siltumu, gāzes un skābekļa koncentrācijas apraksta ar reakcijas-difūzijas-konvekcijas diferenciālvienādojumiem. Uz gāzveida vielām darbojas Darsī likums ātrumam un masas balansa vienādojums. Modelim skaitliski atrisināts izmantojot galīgo tilpuma metodi, upwind metodi un galīgo diferenču shēmu. Skaitliskās simulācijas izstrādātas datorprogrammā MatLab.

This master thesis deals with mathematical model of biomass thermal decomposition. Biomass is viewed as a porous medium. The biomass decomposes according to Arrhenius law. When biomass decomposes, gas is released. Reaction between gas and oxygen is according to Arrhenius law that makes heat as the product. Heat, concentration of gas and oxygen are described by reaction-diffusion-convection differential equations. Gas speed is according to Darcy’s law and mass is described by mass balance equation. Numerical solution of model was found using finite volume method, upwind method, and finite deference scheme. Numerical simulations provided using program MatLab.