Determinación del Coeficiente de Reacción, térmica Conductividad y difusividad en Pore La descomposición de la piedra caliza de distinto origen

Resumen- En este trabajo se presenta un método para evaluar la coeficiente de velocidad de reacción, la difusividad de poro y la térmica conductividad de la capa de cal en la descomposición de la piedra calizade diversos orígenes con una solución analítica, basado en el encogimiento modelo básico. Muestras cilíndricas de piedra caliza largos con diámetros mayores de 20 mm se prepararon y térmicamente descompuesto en un horno de cámara a temperatura constante yPresión de CO2. Mediante la medición de ponderación y simultánea de la la temperatura interna, el comportamiento de descomposición de estosSe estudiaron muestras. Los coeficientes de velocidad de reacción obtenidos variar desde 0,003 hasta 0,013 m / s. Las mentiras de conductividad térmica entre 0,52 y 0,83 W / m / K y la eficacia térmica los cambios de conductividad con un factor de 12. El evalúan los valores por otros autores sobre la base de la mentira polvo de piedra caliza dentro de este gama. Además, las soluciones numéricas han sido empleados para simular los efectos de la propiedad del material en el comportamiento de descomposición.La descomposición de la piedra caliza. Palabras Clave:; Coeficiente de reacción; Pore difusividad; Conductividad térmica.

I. INTRODUCCIÓNpiedra caliza (CaCO3) es una importante materia prima natural en muchas ramas de la industria. Antes de la utilización final, una gran parte de la piedra caliza debe ser calcinado en eje o hornos rotatorios, donde carbonato se descompone térmicamente, separación de CO2 y produciendo cal viva, que se puede utilizar, por ejemplo, en la desulfuración de gases de combustión, en la metalurgia, en construcción.la descomposición endotérmica consta de cinco subprocesos

la transferencia de calor desde la temperatura ambiente a la superficie sólida

la conducción de calor desde la superficie hasta el frente de reacción

reacción química en la parte delantera difusión de CO2 a través de la capa de óxido

poroso a la superficie la transferencia de masa en los alrededores

la transferencia de calor y masa entre el fluido y sólido ya se han investigado adecuadamente los flujos y alrededor

de los cuerpos individuales y en aparatos químicos, como por ejemplo los envasados camas en la mayoría de los libros sobre la transferencia de calor, por ejemplo, Mills (1999), las ecuaciones se les da. Sin embargo, es difícil medir la reacción coeficiente, la conductividad térmica y la difusividad de poro de CO2 en la capa de cal durante la calcinación.

Según el conocimiento de los autores, casi todos los investigadores han estudiado las propiedades del material de piedra caliza descomposición, utilizando partículas de piedra caliza en milímetro o gama micrómetro para excluir las influencias de la térmica conducción, los poros de difusión, transferencia de calor y masa. Hu y Scorani (2003) llevó a cabo experimentos

con pulverizado caliza sobre 60 μm, y el coeficiente de reacción obtenida de 0.11 mol/m2/s y la conductividad térmica a partir de 0.10 to 0.86 W/m/K.Borgwadt (1989) mide dos tipos de piedra caliza a base de polvo 1μm, y llevado a cabo que la velocidad de reacción coeficiente al 850 oC is 0.012 mol/m2/s . Fuertes et al. (1993) experimentos llevados a cabo en un rango de tamaño de 0,25 -1,85 mm en un lecho fluidizado. Su resultado fue 0.077 mol/m2/s at 850 oC.

Usando un analizador de thermogravitymetric bajo isotérmica y condiciones no isotérmicas, Khinast (1996) estudiaron el poro difusividad y de la velocidad de reacción mediante el uso de polvos de piedra caliza que van de 5 a 100 micras. Moffat y Walmsey (2006) experimentos llevados a cabo a temperatura 850 - 1200 oC y piedra caliza tamaño de partícula 5-25 mm. La conductividad térmica obtenidos se encuentra entre 0,1 y 1,5 W / m / K. bajo ambiente condiciones con la concentración de CO2 de 0 a 80% y tamaño de las partículas de piedra caliza 0,4-2,0 mm, Fuertes et al.(2002) evaluaron el coeficiente de reacción que varía de 0,6 a 3 mol/m2/s.En las investigaciones anteriores, se llevaron a cabo los experimentos utilizando partículas de piedra caliza en milímetros o micrómetro gama.Sin embargo, en la industria de la cal de las piezas de piedra caliza de centímetros generalmente se queman. Por lo tanto los experimentos se llevaron a cabo usando piezas con un diámetro más grande que 10cm para evaluar sus propiedades. El resultado de este estudio es útil para la industria de la cal para comprender

el efecto de la origen de piedra caliza en el comportamiento de descomposición y de la cal calidad

II. DESCOMPOSICIÓN DEL MODELO

la descomposición de la piedra caliza es un endotérmicoReacción topo química

El proceso de calcinación puede explicarse usando un parcialmente pieza descompuesta de carbonato, cuyos perfiles de CO2 presión parcial y la temperatura se muestran en la Fig. 1. El espécimen comprende un núcleo de carbonato denso rodeado por una capa de óxido poroso. En el reactor de calcinación a la temperatura Tg calor se transfiere por radiación y convección (simbolizado por α) a la superficie sólida a una temperatura deTw. Por medio de la conducción (λ) penetra térmicas de calora través de la capa de óxido porosa para alcanzar el frente de reacción, donde la temperatura es Tf. A medida que la entalpía de reacción es muchas veces mayor que la energía interna, el calor que fluye más allá en el núcleo es insignificante durante la reacción.Por lo tanto la temperatura del núcleo es sólo ligeramente inferior a la temperatura frontal. Una vez que se suministra calor, el producto químico reacción (k), entonces se lleva a cabo, para los que la fuerza de conducción es la desviación de la presión parcial de CO2 del equilibrio(peq - PF). Los difunde CO2 liberadas (DP ) A través de la porosa capa de óxido a la superficie y, finalmente, pasa por convección (β) a los alrededores donde el CO2 pg presión parcial existe.

Un modelo básico unidimensional encogimiento se puede establecer sobre la base de los supuestos de la geometría muestra ideal como esfera, cilindro o placa, una sustancia química homogénea composición y estructura en la muestra, y una simétrica suministro de calor. La reacción se inicia de manera uniforme sobre el sólido superficie, siempre formando un frente de reacción lisa, que luego procesa continuamente en el interior. Sobre la base de la encogimiento modelo básico, Szekely et al. (1976) y Kainer et al.(1986) han derivado un par de ecuaciones diferenciales para el cálculo de la temperatura de descomposición (Tf) y el grado de conversión (X) en función del tiempo t como: