<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD JATS (Z39.96) Journal Publishing DTD v1.3 20210610//EN" "JATS-journalpublishing1-3.dtd">
<article article-type="research-article" dtd-version="1.3" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xml:lang="ru"><front><journal-meta><journal-id journal-id-type="publisher-id">energy</journal-id><journal-title-group><journal-title xml:lang="ru">Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ</journal-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations</trans-title></trans-title-group></journal-title-group><issn pub-type="ppub">1029-7448</issn><issn pub-type="epub">2414-0341</issn><publisher><publisher-name>BNTU</publisher-name></publisher></journal-meta><article-meta><article-id pub-id-type="doi">10.21122/1029-7448-2023-66-4-374-386</article-id><article-id custom-type="elpub" pub-id-type="custom">energy-2292</article-id><article-categories><subj-group subj-group-type="heading"><subject>Research Article</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="ru"><subject>ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА</subject></subj-group><subj-group subj-group-type="section-heading" xml:lang="en"><subject>НEAT POWER ENGINEERING</subject></subj-group></article-categories><title-group><article-title>Исследование тепло- и массообмена в процессе топливоподготовки частицы биомассы с высокой влажностью</article-title><trans-title-group xml:lang="en"><trans-title>Investigation of Heat and Mass Transfer in the Process of Fuel Preparation from Biomass Particles with High Moisture</trans-title></trans-title-group></title-group><contrib-group><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Митрофанов</surname><given-names>А. B.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Mitrofanov</surname><given-names>A. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Иваново; Павлодар (Казахстан)</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ivanovo; Pavlodar (Kazakhstan)</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-1"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Колибаба</surname><given-names>О. Б.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Kolibaba</surname><given-names>O. B.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Иваново</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ivanovo</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Габитов</surname><given-names>Р. Н.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Gabitov</surname><given-names>R. N.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Иваново</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ivanovo</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Долинин</surname><given-names>Д. А.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Dolinin</surname><given-names>D. A.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Иваново</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Ivanovo</p></bio><xref ref-type="aff" rid="aff-2"/></contrib><contrib contrib-type="author" corresp="yes"><name-alternatives><name name-style="eastern" xml:lang="ru"><surname>Василевич</surname><given-names>С. В.</given-names></name><name name-style="western" xml:lang="en"><surname>Vasilevich</surname><given-names>S. V.</given-names></name></name-alternatives><bio xml:lang="ru"><p>Адрес для переписки:Василевич Сергей Владимирович -Белорусская государственная академия авиации,ул. Уборевича, 77,220096, г. Минск, Республика Беларусь/Тел.: +375 17 249-97-65svasilevich@yandex.ru</p></bio><bio xml:lang="en"><p>Address for correspondence:Vasilevich Siarhei V. - Belarusian State Academy of Aviation,77, Uborevich str.,220096, Minsk, Republic of Belarus.Tel.: +375 17 249-97-65svasilevich@yandex.ru</p></bio><email xlink:type="simple">svasilevich@yandex.ru</email><xref ref-type="aff" rid="aff-3"/></contrib></contrib-group><aff-alternatives id="aff-1"><aff xml:lang="ru"><institution>Ивановский государственный энергетический университет; &#13;
Торайгыров университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Ivanovo State Power Engineering University; &#13;
Toraighyrov university</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-2"><aff xml:lang="ru"><institution>Ивановский государственный энергетический университет</institution><country>Россия</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Ivanovo State Power Engineering University</institution><country>Russian Federation</country></aff></aff-alternatives><aff-alternatives id="aff-3"><aff xml:lang="ru"><institution>Белорусская государственная академия авиации</institution><country>Беларусь</country></aff><aff xml:lang="en"><institution>Belarusian State Academy of Aviation</institution><country>Belarus</country></aff></aff-alternatives><pub-date pub-type="collection"><year>2023</year></pub-date><pub-date pub-type="epub"><day>08</day><month>08</month><year>2023</year></pub-date><volume>66</volume><issue>4</issue><fpage>374</fpage><lpage>386</lpage><permissions><copyright-statement>Copyright &amp;#x00A9; Митрофанов А.B., Колибаба О.Б., Габитов Р.Н., Долинин Д.А., Василевич С.В., 2023</copyright-statement><copyright-year>2023</copyright-year><copyright-holder xml:lang="ru">Митрофанов А.B., Колибаба О.Б., Габитов Р.Н., Долинин Д.А., Василевич С.В.</copyright-holder><copyright-holder xml:lang="en">Mitrofanov A.V., Kolibaba O.B., Gabitov R.N., Dolinin D.A., Vasilevich S.V.</copyright-holder><license xml:lang="ru" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.</license-p></license><license xml:lang="en" license-type="creative-commons-attribution" xlink:href="https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/" xlink:type="simple"><license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.</license-p></license></permissions><self-uri xlink:href="https://energy.bntu.by/jour/article/view/2292">https://energy.bntu.by/jour/article/view/2292</self-uri><abstract><p>В настоящее время актуальной задачей развития топливно-энергетических комплексов ряда стран является увеличение доли генерации за счет вовлечения в оборот твердого топлива. В ряду подобных проектов особенно значимыми являются те, которые позволяют утилизировать отходы различных производств. Пищевые продукты с истекшим сроком годности в таком контексте представляются возобновляемым местным энергетическим ресурсом. Однако такие продукты требуют серьезных мероприятий по их подготовке к сжиганию или другому виду высокотемпературной переработки с целью получения энергии. Целью настоящей работы является совершенствование методов подготовки топлива из утилизируемых плодов моркови (непригодных для использования в пищевой сфере). При топливоподготовке моркови стадия сушки является лимитирующей для рациональной организации ее переработки в котлоагрегатах. Кроме того, стадия сушки является крайне энергозатратной, поэтому надежное прогнозирование ее кинетики во многом определяет эффективность всего технологического процесса. В ходе исследования решены следующие задачи: разработан численный метод описания процессов внутренней и внешней задач тепломассообмена с использованием явной разностной аппроксимации дифференциальных уравнений тепломассопереноса; выполнена параметрическая идентификация предложенной одномерной математической модели с использованием известных из литературных источников эмпирических зависимостей; проведена эмпирическая проверка предложенной математической модели путем сравнения получаемых расчетных прогнозов с результатами собственных натурных экспериментов. Тот факт, что предложенная математическая модель и результаты натурного эксперимента являются независимыми, при этом расчетные прогнозы и экспериментальные данные находятся в хорошем соответствии, позволяет рассматривать предложенный метод расчета как достоверную научную основу для компьютерного метода расчета тепломассообменных процессов при организации приготовления топлива из плодов моркови.</p></abstract><trans-abstract xml:lang="en"><p>Currently, in a number of countries an urgent task for development of fuel and energy complexes is to increase the share of generation by involving solid fuels in circulation. Among such projects, those that allow the disposal of waste from various industries are particularly significant. Expired food products in this context are represented as a renewable local energy resource. However, such products require serious activities to prepare them for incineration or other type of high-temperature processing in order to obtain energy. The purpose of the present work is to improve methods of preparing fuel from recycled carrot fruits (unsuitable for use in the food sector). During the fuel preparation of carrots, the drying stage is limiting for the rational organization of its processing in boilers. In addition, the drying stage is extremely energy-consuming, so reliable prediction of its kinetics largely determines the efficiency of the entire technological process. In the course of the study, the following tasks were solved: a numerical method was developed for describing the processes of internal and external heat and mass transfer problems using an explicit difference approximation of differential equations of heat and mass transfer; parametric identification of the proposed one-dimensional mathematical model was performed using empirical dependencies known from literature sources; empirical verification of the proposed mathematical model was carried out by comparing the calculated forecasts obtained with the results of their own field experiments. The fact that the proposed mathematical model and the results of the full-scale experiment are independent, while the calculated forecasts and experimental data are in good agreement, makes us possible to consider the proposed calculation method as a reliable scientific basis for a computer method for calculating of heat and mass transfer processes when organizing the preparation of fuel from carrot fruits.</p></trans-abstract><kwd-group xml:lang="ru"><kwd>топливоподготовка</kwd><kwd>морковь</kwd><kwd>возобновляемое топливо</kwd><kwd>сушка</kwd><kwd>численное моделирование</kwd><kwd>явная разностная аппроксимация</kwd><kwd>тепломассоперенос</kwd><kwd>инженерный метод расчета</kwd><kwd>отходы биомассы</kwd></kwd-group><kwd-group xml:lang="en"><kwd>fuel preparation</kwd><kwd>carrots</kwd><kwd>renewable fuel</kwd><kwd>drying</kwd><kwd>numerical modeling</kwd><kwd>explicit difference approximation</kwd><kwd>heat and mass transfer</kwd><kwd>engineering calculation method</kwd><kwd>biomass waste</kwd></kwd-group></article-meta></front><back><ref-list><title>References</title><ref id="cit1"><label>1</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Корсак, Е. П. Формирование системы угроз энергетической безопасности Республики Беларусь / Е. П. Корсак // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, № 4. C. 388–398. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4-388-398.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Korsak E. P. (2019) Formation of the System of Threats to Energy Security of the Republic of Belarus. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 62 (4), 388–398. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-4388–398 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit2"><label>2</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Фортов, В. Е. Состояние развития возобновляемых источников энергии в мире и в России / В. Е. Фортов, О. С. Попель // Теплоэнергетика. 2014. № 6. С. 4–13.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Fortov V. E., Popel’ O. S. (2014) The Current Status of the Development of Renewable Energy Sources Worldwide and in Russia. Thermal Engineering, 61 (6), 389–398. https://doi.org/10.1134/s0040601514060020.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit3"><label>3</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Лосюк, Ю. А. Некоторые аспекты термохимической конверсии торфа / Ю. А. Лосюк, С. В. Жибрик, С. В. Корчиненко // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2008. № 5. C. 60–66.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Losiuk Y. A., Gibric S. V., Korchinenko S. V. (2008) Some Aspects of Thermochemical Decomposition of Peat. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, (5), 60–66 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit4"><label>4</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Карпунин, И. И. Использование отходов растительного сырья для производства энергии / И. И. Карпунин, В. В. Кузьмич, Т. Ф. Балабанова // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2011. №6. C. 72–75.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Karpunin I. I., Kuzmich V. V., Balabanova T. F. (2011) Usage of Vegetal Wastes for Energy Production. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, (6), 72–75 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit5"><label>5</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Гриценко, А. B. Совместное сжигание продуктов пиролиза шин и древесных пеллет / А. B. Гриценко, Н. В. Внукова, Е. И. Позднякова // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 4. C. 363–376. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-4-363-376.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Grytsenko A. V., Vnykova N. V., Pozdnyakova O. I. (2021) Co-Combustion of Tire Pyrolysis Products and Wood Pellets. Enеrgеtika. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii i Energeticheskikh Ob’edinenii SNG = Energetika. Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations, 64 (4), 363–376. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-4-363-376 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit6"><label>6</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Model for Convective Drying of Carrots for Pyrolysis / F. M. Berruti [et al.] // Journal of Food Engineering. 2009. Vol. 92, Nо 2. P. 196–201. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.10.036.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Berruti F. M., Klaas M., Briens C., F. Berruti F. (2009) Model for Convective Drying of Carrots for Pyrolysis. Journal of Food Engineering, 92 (2), 196–201. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2008.10.036.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit7"><label>7</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">State-of-the-Art of the Pyrolysis and Co-Pyrolysis of Food Waste: Progress and Challenges / G. Su [et al.] // Science of The Total Environment. 2022. Vol. 809. Article 151170. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151170.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Su G., Ong H. C., Fattah I. M. R., Ok Y. S., Jang J.-H., Wang H.-T. (2022) State-of-the-Art of the Pyrolysis and Co-Pyrolysis of Food Waste: Progress and Challenges. Science of The Total Environment, 809, 151170. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.151170.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit8"><label>8</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Массопроводность при сушке ядер и оболочек семян подсолнечника / С. П. Рудобашта [и др.] // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2021. Т. 64, вып. 5. С. 80-87. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216405.6337.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Rudobashta S. P., Zueva G. A., Dmitriev V. M., Kochetkov V. N. (2021) Mass Conductivity for Drying Nuclei and Seed Sunflower Shells. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Seriya: Khimiya i Khimicheskaya Tekhnologiya = ChemChemTech, 64 (5), 80-87. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20216405.6337 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit9"><label>9</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Расчетно-экспериментальное исследование теплового процесса в одиночной цилиндрической частице / А. В. Митрофанов [и др.] // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2022. Т. 65, № 9. С. 97–104. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226509.6679.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mitrofanov A. V., Ovchinnikov L. N., Ovchinnikov N. L., Ogurtsov A. V., Lapshina O. I. (2022) Computational and Experimental Study of the Thermal Process in an Individual Cylindrical Particle. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Seriya: Khimiya i Khimicheskaya Tekhnologiya = ChemChemTech, 65 (9), 97–104. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20226509. 6679 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit10"><label>10</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Theoretical Study of Particulate Flows Formation in Circulating Fluidized Bed / V. Mizonov [et al.] // Recent Innovations in Chemical Engineering. 2018. Vol. 11, No 1. P. 20–28. https://doi.org/10.2174/2405520410666170620105102.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mizonov V., Mitrofanov A., Camelo A., Ovchinnikov L. (2018) Theoretical Study of Particulate Flows Formation in Circulating Fluidized Bed. Recent Innovations in Chemical Engineering, 11 (1), 20–28. https://doi.org/10.2174/2405520410666170620105102.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit11"><label>11</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Theoretical and Experimental Study of Particulate Solids Drying in Circulating Fluidized Bed / A. Mitrofanov [et al.] // JP Journal of Heat and Mass Transfer. 2019. Vol. 18, Nо 2. P. 267–276. https://doi.org/10.17654/HM018020267.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Mitrofanov A., Mizonov V., Shuina E., Kasatkina N., Shpeynova N. (2019) Theoretical and Experimental Study of Particulate Solids Drying in Circulating Fluidized Bed. JP Journal of Heat and Mass Transfer, 18 (2), 267–276. https://doi.org/10.17654/HM018020267.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit12"><label>12</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Акулич, П. В. Тепломассоперенос в цилиндрических пористых телах с учетом нестационарности параметров на углубляющейся границе испарения / П. В. Акулич // Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наук. 2016. № 3. С. 71–76.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Akulich P. V. (2016) Heat and Mass Transfer in Cylindrical Porous Bodies with Account of Nonstationarity of Parameters of Deepening Evaporation Boundary. Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Physical-Technical Series, (3), 71–76 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit13"><label>13</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Оптимизация аппаратурного оформления сушильных процессов в технике взвешенного слоя / В. Б. Сажин [и др.] // Успехи в химии и химической технологии. 2007. Т. XXI, № 1 (69). С. 49–65.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Sazhin V. B., Sazhin B. S., Sazhina M. B., Otrubyannikov E. V. (2007) Optimization of Hardware Design of Drying Processes in the Technique of a Suspended Layer. Uspekhi v Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii [Advances in Chemistry and Chemical Technology], XXI (1), 49–65 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit14"><label>14</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Беркович, С. Я. Клеточные автоматы как модель реальности: поиски новых представлений физических и информационных процессов / С. Я. Беркович. M.: изд-во МГУ, 1993. 112 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Berkovich S. Ya. (1993) Cellular Automata as a Model of Reality: the Search for New Representations of Physical and Informational Processes. Moscow, MSU Publ. 112 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit15"><label>15</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Heat and Mass Transfer During Drying of a Bed of Shrinking Particles – Simulation for Carrot Cubes Dried in a Spout-Fluidized-Bed Drier / I. Białobrzewski [et al.] // International Journal of Heat and Mass Transfer. 2008. Vol. 51, Iss. 19–20. P. 4704–4716. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.02.031.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Białobrzewski I., Zielińska M., Mujumdar A., Markowski M. (2008) Heat and Mass Transfer During Drying of a Bed of Shrinking Particles – Simulation for Carrot Cubes Dried in a Spout-Fluidized-Bed Drier. International Journal of Heat and Mass Transfer, 51 (19–20), 4704–4716. https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2008.02.031.</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit16"><label>16</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Новый справочник химика и технолога. Процессы и аппараты химических технологий / под ред. Г. М. Островского. СПб.: Профессионал, 2004. Ч. I. 848 с.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Ostrovskii G. M., Abiev R. Sh., Barabash V. M., Bilenko L. F., Bogdanov V. V., Britov V. P. (2004) The New Handbook of Chemist and Technologist. Processes and Apparatuses of Chemical Technologies. Ch. I. St. Petersburg, Professional Publ. 848 (in Russian).</mixed-citation></citation-alternatives></ref><ref id="cit17"><label>17</label><citation-alternatives><mixed-citation xml:lang="ru">Dwivedi, P. N. Particle-Fluid Transfer in Fixed and Fluidized Beds / P. N. Dwivedi, S. N. Upadhyay // Industrial &amp; Engineering Chemistry Process Design and Development. 1977. Vol. 16, Nо 2. P. 157–165. https://doi.org/10.1021/i260062a001.</mixed-citation><mixed-citation xml:lang="en">Dwivedi P. N., Upadhyay S. N. (1977) Particle-Fluid Transfer in Fixed and Fluidized Beds. Industrial &amp; Engineering Chemistry Process Design and Development, 16 (2), 157–165. https://doi.org/10.1021/i260062a001.</mixed-citation></citation-alternatives></ref></ref-list><fn-group><fn fn-type="conflict"><p>The authors declare that there are no conflicts of interest present.</p></fn></fn-group></back></article>
