Учёные ТПУ нашли способ сушить древесные отходы тонким слоем
Томские политехники вместе с коллегами из МАИ нашли способ сушить древесные отходы с минимальными затратами энергии. Результаты экспериментов и математическая модель, описывающая процессы в сушильной камере, опубликованы в журнале Biomass and Bioenergy (Q1, IF: 7.2). Проект поддержан грантом Российского научного фонда.
Древесные отходы — опилки, кора, щепа — считаются перспективным возобновляемым топливом. При сжигании они выделяют ровно столько углекислого газа, сколько дерево поглотило за время роста. Но есть проблема: свежая биомасса содержит от 10 до 50% влаги, и перед сжиганием её нужно сушить. На это уходит много энергии, а точных математических моделей, описывающих поведение измельчённой древесины в сушильных установках, до сих пор не было.
Учёные экспериментально определили, как толщина слоя отходов влияет на тепло- и массоперенос при обезвоживании. Выяснилось: если слой толще 50 мм, внутри начинаются хаотичные процессы — пар идёт обратно, конденсируется, снова испаряется, слой то перегревается, то охлаждается. При слое тоньше 50 мм таких эффектов практически нет. Поэтому оптимальный способ — сушить отходы тонким слоем — 1,25 мм — на конвейерной ленте. Так влага удаляется быстрее, а энергии тратится меньше.
На основе этих данных разработали математическую модель, которая описывает весь комплекс процессов в системе «внешняя среда — сушильная камера — слой биомассы». Модель работает с точностью до 5% и позволяет оптимизировать параметры сушки для конкретных условий. В перспективе её можно использовать для проектирования энергоэффективных систем сушки биомассы — для нужд возобновляемой энергетики и лесопереработки.
Руководитель проекта Наталья Нигай пояснила, что ключевой результат — не просто модель, а понимание, как управлять процессом на микроуровне. Это позволяет не гадать, а точно рассчитывать режимы сушки для разных видов отходов и разной влажности. Для промышленности, где каждый лишний киловатт идёт в себестоимость, такая точность — уже экономия.
