본 연구에서는 도시고형폐기물을 구성하는 주요한 성분중의 하나인 셀룰로오스와 플라스틱의 열분해 특성을 열중량시스템에서 조사하였다. 실험은 온도범위 400~900K에서 제 실험변수에 따라 질소분위기에서 수행하였으며, 압축한 도시고형폐기물에 적용하기 위한 수정 Arrhenius 열분해 모델을 제안하였다. 승온속도를 20, 30, 40K/min로 변화시키면서 수행한 실험에서, 도시고형폐기물을 구성하는 순수물질의 활성화에너지는 셀룰로오스계열의 경우 117~166kJ/mol, 플라스틱계열은 187~239kJ/mol이며, 반응차수는 1.1~1.9의 범위에 있었다. 압축한 도시고형폐기물은 승온속도, 압축비, 입경의 증가에 따라 char의 수율이 증가하였다. 또한 압축도시고형폐기물의 열분해 과정을 Arrhemius식과 열전달이론을 이용하여 수정 제안한 모델의 적용 결과 기존의 모델보다 실험결과와 더 잘 일치하였다.
본 연구에서는 도시고형폐기물을 구성하는 주요한 성분중의 하나인 셀룰로오스와 플라스틱의 열분해 특성을 열중량시스템에서 조사하였다. 실험은 온도범위 400~900K에서 제 실험변수에 따라 질소분위기에서 수행하였으며, 압축한 도시고형폐기물에 적용하기 위한 수정 Arrhenius 열분해 모델을 제안하였다. 승온속도를 20, 30, 40K/min로 변화시키면서 수행한 실험에서, 도시고형폐기물을 구성하는 순수물질의 활성화에너지는 셀룰로오스계열의 경우 117~166kJ/mol, 플라스틱계열은 187~239kJ/mol이며, 반응차수는 1.1~1.9의 범위에 있었다. 압축한 도시고형폐기물은 승온속도, 압축비, 입경의 증가에 따라 char의 수율이 증가하였다. 또한 압축도시고형폐기물의 열분해 과정을 Arrhemius식과 열전달이론을 이용하여 수정 제안한 모델의 적용 결과 기존의 모델보다 실험결과와 더 잘 일치하였다.
The pyrolysis characteristics of celluloses and plastics, which are the principal materials contributing to the municipal solid wastes(MSWs), was investigated with a thermal gravimetric analysis reaction system. The experiments were carried out in a nitrogen atmosphere in the temperature range of 40...
The pyrolysis characteristics of celluloses and plastics, which are the principal materials contributing to the municipal solid wastes(MSWs), was investigated with a thermal gravimetric analysis reaction system. The experiments were carried out in a nitrogen atmosphere in the temperature range of 400~900K at various experimental conditions. Also, a modified pyrolysis model for compressed MSWs has been proposed. Varing the heating rate to 20, 30, 40K/min, reaction orders of MSWs' main component were around 1.1~1.9, activation energies were 117~166kJ/mol for celluloses and 187~239kJ/mol for plastics. Char yield was proportional to the heating rate, particle size, and compressed ratio. The model proposed in this study, which is applying Arrhenius equation and thermodynamics, is closer to the experimental results than the conventional model.
The pyrolysis characteristics of celluloses and plastics, which are the principal materials contributing to the municipal solid wastes(MSWs), was investigated with a thermal gravimetric analysis reaction system. The experiments were carried out in a nitrogen atmosphere in the temperature range of 400~900K at various experimental conditions. Also, a modified pyrolysis model for compressed MSWs has been proposed. Varing the heating rate to 20, 30, 40K/min, reaction orders of MSWs' main component were around 1.1~1.9, activation energies were 117~166kJ/mol for celluloses and 187~239kJ/mol for plastics. Char yield was proportional to the heating rate, particle size, and compressed ratio. The model proposed in this study, which is applying Arrhenius equation and thermodynamics, is closer to the experimental results than the conventional model.
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문제 정의
압축한 도시고형페기몰의 열분해 특성을 고찰하기 위해 단일성분의 페기믈. 압축되지 않은 페기믈, 그리고 압축된 폐기믈의 열분해를 제 변수에 따라 실험한 결과 다음과 같은 결른을 얻었다.
없었다. 이에 본 연구에서는 도시고형폐기물 중 압축된 셀룰로스와 플라스틱류의 열분해 특성을 알아보고자 한다. 압축한 셀룰로오스와 플라스틱의 열분해 실험은 TGA를 이용하여 가열속도, 온도범위에 따라 운반가스로 질소를 사용하여 실험을 수행하였고 활성화 에너지 preexponential factors.
완전열전달이 이루어진다는 가정하에서 전개한 Arrheni us 이론으로서는 모델을 수식화할 수 없다. 이에 본연구에서는 열전달과 화학적인 동력학이론을 동시에 고려하여 실제 현상에 보다 근접하는 수정 Arrhenius kinetic 모델을 수식화하였고 이의 결과를 제시하였다. Fig.
가설 설정
3) 숭온속도가 30K/min. Vr/Vo = 0.
ii) 등분된 부분은완전 열전달이 이루어져 등분된 충의 온도는 균일하다. iii) 입자내부의 확산예 의한 효과는 무시한다. iv) 열전달은 전도에 기인한다.
iii) 입자내부의 확산예 의한 효과는 무시한다. iv) 열전달은 전도에 기인한다. V)다성분이 함유된 혼합고형물의 질량감소는 각각 단일성분의 질량감소의 합으로 나타낸다.
기존의 열분해 모델은 완전열전달이 이루어져고형믈 전체의 은도가 균일하다는 가정하에서 Arrhenius 식만을 이용하여 kinetic모델을 수식화하였다. 그러나 압축 고형폐기몰은 완전열전달이 이루어지지 않아 고형믈에 온도구배가 생기므로.
다성 분의 혼합물질 이 함유된 도시고형 폐 기 물의열분해 거동을 해석하는 모델에는 반응과정을 단일믈질로 가정한 모델. 제한된 반응물질로 가정한 모델.
가정한 모델. 제한된 반응물질로 가정한 모델. 그리고 모든 종을 반옹물질로 설정한 모델로 구분할 수 있다.
제안 방법
6. 0.9cm로 변화시키면서 입자크기가 열분해속도에 미치는 영향을 고찰하였다. Fig.
5. Comparison of residual mass frac tion curves predicted from proposed model, with experimental data for pyrolysis of mixed municipal solid wastes.
기하조건, 접촉표면적에 의 한 모든 변수는 열전도도에 따론 온도구배의 변수로 통합됱 수 있다. 또한 모델링을 수행하기 위한 순수한 물질의 화학적 특성을 Table 2에 제시하였고 등분구획수는 10등분하여수치모델링을 수행하였다.
코팅지를 선정하였고 목재류에서는 나무젓가락, 섬유류에서는 면직물, 피혁류에서는 인조피혁으로 선정하였으며 플라스틱류는 폴리에틸렌과 고무를 정하였다. 무게 감량을 측정하기 위한 balance는 OHAUS SD type을 사용하여 시간에 따른 무게감량을 측정하였고 가열 방법은 숭온프로그램이 가능한 전기로 내에서 숭온속도 20. 30.
6 kg/m52올기준으로 10cm인 원통형관에 넣어 페기믈을 일정 비로 압축하였으며. 실험에 사용한 압축폐기물의 중심과 표면의 온도는 열전쌍(T.C)을 설치하여 측정하였다. 본 실험에 사용한 실험장치는 Fig.
이에 본 연구에서는 도시고형폐기물 중 압축된 셀룰로스와 플라스틱류의 열분해 특성을 알아보고자 한다. 압축한 셀룰로오스와 플라스틱의 열분해 실험은 TGA를 이용하여 가열속도, 온도범위에 따라 운반가스로 질소를 사용하여 실험을 수행하였고 활성화 에너지 preexponential factors. 그리고 반응차수를 주어진 실험조건에서 구하였으며 또한 압축시스템에 적용할 수 있는 모델을 제안하여 실험 결과와 비교해 보았다.
반응차수. 지수인자를 구하기 위한 실험은 불순물이 없는 순수한 비압축성 시료롤 분쇄하여 온도구배가 없는 조건에서 행하였다. 대상 물질로 종이류에서는 문서용지, 티슈.
대상 데이터
지수인자를 구하기 위한 실험은 불순물이 없는 순수한 비압축성 시료롤 분쇄하여 온도구배가 없는 조건에서 행하였다. 대상 물질로 종이류에서는 문서용지, 티슈. 코팅지를 선정하였고 목재류에서는 나무젓가락, 섬유류에서는 면직물, 피혁류에서는 인조피혁으로 선정하였으며 플라스틱류는 폴리에틸렌과 고무를 정하였다.
40K/min로 설정하여 실험하였다. 본 실험에 사용된 반응기는 내경 50mm의 석영 관으로서 전기로에 수직으로 장착하였으며, 시료의 온도를 측정하기 위한 열전쌍을 설치하여 온도변화를 측정하였고 운반가스로 99.99%의 질소를 사용하였다. 실험에 사용한 폐기물은 일반생활폐기몰에서 옴 식물과 불연성물질을 분리제거한 후 각각의 실험성분 올 실험조성비에 따라 겉보기 밀도 45.
99%의 질소를 사용하였다. 실험에 사용한 폐기물은 일반생활폐기몰에서 옴 식물과 불연성물질을 분리제거한 후 각각의 실험성분 올 실험조성비에 따라 겉보기 밀도 45.6 kg/m52올기준으로 10cm인 원통형관에 넣어 페기믈을 일정 비로 압축하였으며. 실험에 사용한 압축폐기물의 중심과 표면의 온도는 열전쌍(T.
대상 물질로 종이류에서는 문서용지, 티슈. 코팅지를 선정하였고 목재류에서는 나무젓가락, 섬유류에서는 면직물, 피혁류에서는 인조피혁으로 선정하였으며 플라스틱류는 폴리에틸렌과 고무를 정하였다. 무게 감량을 측정하기 위한 balance는 OHAUS SD type을 사용하여 시간에 따른 무게감량을 측정하였고 가열 방법은 숭온프로그램이 가능한 전기로 내에서 숭온속도 20.
데이터처리
압축한 셀룰로오스와 플라스틱의 열분해 실험은 TGA를 이용하여 가열속도, 온도범위에 따라 운반가스로 질소를 사용하여 실험을 수행하였고 활성화 에너지 preexponential factors. 그리고 반응차수를 주어진 실험조건에서 구하였으며 또한 압축시스템에 적용할 수 있는 모델을 제안하여 실험 결과와 비교해 보았다.
성능/효과
6. 0.9cm로 증가함에 따라 char 의 수율은 12.9, 15.7, 16.6%로 약간 중가하는 경향을 보였으며. 승온속도 30K/min, 입경 0.
4) 압축도시고형폐기물의 열분해에서 안정된 반옹믈을 얻을 수 있는 최적의 열분해 온도는 모든 계열의 열분해가 완결되는 800K 정도이며. 압축도시고형폐기물의 숭온열분해 과정을 Arrhenius식과 열전달이론을 이용한 모델에 적용한 결과 기존의 모델보다 실험결과와 더 잘 일치하였으며 모델결과로부터 char와 휘발성 물질의 수율을 예측할 수 있다.
iv) 열전달은 전도에 기인한다. V)다성분이 함유된 혼합고형물의 질량감소는 각각 단일성분의 질량감소의 합으로 나타낸다.
i) 외부의 열원에서 열이 전달되어 변화가일어날 때 미소 온도 및 시간이 중가되는 동안 질량의 변화는 초기 질량의 무게를 기준으로 해서 대수적으로 감소하는 1차 반응이다. ii) 등분된 부분은완전 열전달이 이루어져 등분된 충의 온도는 균일하다.
i) 외부의 열원에서 열이 전달되어 변화가일어날 때 미소 온도 및 시간이 중가되는 동안 질량의 변화는 초기 질량의 무게를 기준으로 해서 대수적으로 감소하는 1차 반응이다. ii) 등분된 부분은완전 열전달이 이루어져 등분된 충의 온도는 균일하다. iii) 입자내부의 확산예 의한 효과는 무시한다.
그리고 R은 압축 후 폐기물의 입경이다. 모든 경우 약 550K 근처에서 온도 차이 가 가장 심함을 알 수 있었으며 숭온속도가 높올수륵 온도차가 많이 남을 알 수 있다. 또한 숭은속도 30K/min의 경우 V/V。= 0.
압축도시고형폐기물의 숭온열분해 과정을 Arrhenius식과 열전달이론을 이용한 모델에 적용한 결과 기존의 모델보다 실험결과와 더 잘 일치하였으며 모델결과로부터 char와 휘발성 물질의 수율을 예측할 수 있다.
800K 이상에서는모든 계열의 열분해가 종료되어 정상상태에 도달하고 있다. 압측비가 클수륵 고형믈의 열전도도가 저하되어 열분해속도는 감소하며 셀를로로스와 플라스틱계열의 열분해가 구분없이 진행되고 있음을 보여주고 있다. 이는 비압축시스템과 구별되는 특성으로서 가연성 유기고형믈의 반웅이 균일하게 일어나고 있옴을 알 수 있다.
ShaHzadeh와 Bradbury1)는 공기분위기에서 셀를로오스 열분해 결과. 열분해 속도가 저온에서는 산소의 radical interaction에 의해 영향을 받지만 고온에서는 산화반응에 영향을 받지 않는다고 결론지었으며 . Simkovic 등2)은 셀를로오스의 분자량과 첨가제의 영향에 대한 연구 결과.
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