上海交大專區(qū)
基本信息
- 作品名稱：
- 一種用于生物質(zhì)熱解動力學(xué)過程的新等轉(zhuǎn)化率方法
- 大類：
- 自然科學(xué)類學(xué)術(shù)論文
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
用等轉(zhuǎn)化率方法求解動力學(xué)參數(shù)是復(fù)雜生物質(zhì)熱解動力學(xué)過程控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本作品通過在推導(dǎo)過程中引入微小量，并采用迭代計(jì)算方法，提出了一種新的迭代線性等轉(zhuǎn)化率方法。該方法比傳統(tǒng)線性方法精確，比非線性方法計(jì)算速度快且復(fù)雜度低，并能精確解析傳統(tǒng)方法不能有效求解的活化能隨反應(yīng)進(jìn)程劇烈變化的動力學(xué)過程。新方法應(yīng)用于甜高粱莖桿殘?jiān)壬镔|(zhì)熱解反應(yīng)動力學(xué)的過程控制，大幅提高了過程控制的響應(yīng)速度和精度。
- 詳細(xì)介紹：
近年來國際能源短缺問題突出，各種新型替代能源廣受關(guān)注。生物質(zhì)熱解技術(shù)因其能將生物質(zhì)原料轉(zhuǎn)化為生物油而成為最具前景的生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)之一。而生物質(zhì)熱解動力學(xué)的研究是生物質(zhì)熱解技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)，其對于生物質(zhì)熱解工藝的優(yōu)化，熱解機(jī)理的探究以及生物質(zhì)熱解反應(yīng)動力學(xué)的過程控制具有十分重要的意義。
生物質(zhì)熱解反應(yīng)動力學(xué)過程是一個復(fù)雜反應(yīng)過程，而在復(fù)雜的反應(yīng)動力學(xué)分析中，用等轉(zhuǎn)化率方法求解動力學(xué)參數(shù)是其過程控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。然而，傳統(tǒng)的線性等轉(zhuǎn)化率方法在計(jì)算時會引入較大的系統(tǒng)誤差，而非線性等轉(zhuǎn)化率方法計(jì)算復(fù)雜度高。
本作品根據(jù)反應(yīng)動力學(xué)基本方程，在推導(dǎo)過程中引入微小量，并采用迭代計(jì)算方法，提出了一種新的迭代線性等轉(zhuǎn)化率方法。該方法比傳統(tǒng)線性等轉(zhuǎn)化率方法精確，比非線性方法計(jì)算速度快且復(fù)雜度低，并能精確解析傳統(tǒng)方法不能有效求解的活化能隨反應(yīng)進(jìn)程劇烈變化的動力學(xué)過程。該方法的提出為反應(yīng)動力學(xué)領(lǐng)域的一個理論創(chuàng)新。
本作品首先利用理論模擬反應(yīng)動力學(xué)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了新方法的有效性。在此基礎(chǔ)上，作品將新方法應(yīng)用于甜高粱莖桿殘?jiān)壬镔|(zhì)熱解反應(yīng)動力學(xué)的過程控制，大幅提高了過程控制的響應(yīng)速度和精度。
此外，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理時，作品研究并提出了一種改進(jìn)的Logistic混合模型預(yù)處理方法，較西班牙學(xué)者Ramón Artiaga教授提出的Logistic混合模型方法提高了預(yù)處理精度。
新的迭代線性等轉(zhuǎn)化率方法自2009年11月發(fā)表以來，被引用5次，其中他引4次。國際反應(yīng)動力學(xué)研究領(lǐng)域的權(quán)威專家，Thermochimica Acta主編Sergey Vyazovkin教授在其撰寫的論文“Sergey Vyazovkin. Thermal analysis. Analytical Chemistry, 2010, 82(12), 4936-4949”中給予了該方法較高的評價，認(rèn)為該方法對于活化能隨反應(yīng)進(jìn)程劇烈變化的動力學(xué)過程也能精確求解。國際反應(yīng)動力學(xué)研究領(lǐng)域的權(quán)威專家，羅馬尼亞科學(xué)院熱分析與量熱委員會副主席，Journal of Thermal Analysis and Calorimetry副主編Petru Budrugeac教授也給予了該方法很好的評價，認(rèn)為該方法能在較Vyazovkin方法更短的時間內(nèi)精確解析熱解動力學(xué)過程。
作品研究成果在Journal of Computational Chemistry, Chemistry Engineering Science, Journal of Thermal Analysis and Calorimetry等國際權(quán)威期刊上發(fā)表論文7篇。
[1] A New Iterative Linear Integral Isoconversional Method for the Determination of the Activation Energy Varying with the Conversion Degree. Journal of Computational Chemistry, 2009, 30, 1986–1991. （IF = 3.769，第二作者，第一作者為通訊聯(lián)系人、指導(dǎo)老師）
[2] Evaluation of realistic 95% confidence intervals for the activation energy calculated by the iterative linear integral isoconversional method. Chemical Engineering Sciences, 2011, 66, 2879-2882. （IF = 2.136，第二、三、四作者，第一作者為通訊聯(lián)系人、指導(dǎo)老師）
[3] Application of the golden section search algorithm in the nonlinear isoconversional calculations to the determination of the activation energy from nonisothermal kinetic conversion data. Solid State Sciences, 2010, 12, 829-833. （IF = 1.675，第二、四作者，第一作者為通訊聯(lián)系人、指導(dǎo)老師）
[4] Kinetic analysis of wheat straw pyrolysis using isoconversional Methods. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry, 2009, 98, 325–330. （IF = 1.587，第二作者，第一作者為通訊聯(lián)系人、指導(dǎo)老師）
[5] Modified Logistic Mixture Model for Kinetics of Sweet Sorghum Bagasse by Dynamic Thermogravimetric Analysis. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects (Accepted). （IF = 1.094，第四作者，第一作者為通訊聯(lián)系人、指導(dǎo)老師）
[6] Thermal decomposition kinetics of sweet sorghum bagasse analysed by model free methods. Journal of the Energy Institute, 2011, 84, 1-4. （IF = 0.659，第一作者，第二作者為通訊聯(lián)系人、指導(dǎo)老師）
[7] Weibull mixture model for isoconversional kinetic analysis of biomass oxidative pyrolysis. Journal of the Energy Institute, 2009, 82, 4-7. （IF = 0.659，第二作者，第一作者為通訊聯(lián)系人、指導(dǎo)老師。該文同時還參加了6th International Symposium on Multiphase Flow, Heat Transfer and Energy Conversion的交流）
