Araştırma Makalesi
BibTex RIS Kaynak Göster

Calculation of high heating values of biopellets based on proximate analysis and elemental analysis results

Yıl 2023, Cilt: 24 Sayı: 1, 37 - 45, 15.05.2023
https://doi.org/10.17474/artvinofd.1186672

Öz

As a domestic, renewable, ecological and economical fuel, biopellets are an alternative to traditional fuels such as coal and wood. There is a high potential for agricultural waste in our country, and the utilization of agricultural residues as biopellets will have a significant impact on the energy production of our country, as it will reduce environmental pollution and foreign dependency in fuel consumption. The most important fuel property is the heating value of the fuel. In this study, the heating values of seven different biopellets were determined both experimentally and theoretically. Proximate analysis and elemental analysis of biopellets were made, and the high calorific value (HHV) was calculated with the help of some mathematical models applied for biomass in the literature using the data obtained. Seven different equations for proximate analysis and seven different equations for elemental analysis were used in the calculations. Equation E1, E2, E3, E4, E5, E6 and E7 were used to estimate the HHV by considering the ash, volatile matter and fixed carbon contents of the biomass. Seven models from Equation E8 to E14 were used to estimate HHV by considering elemental analysis results. In addition, the HHVs of the samples were determined experimentally using an adiabatic bomb calorimeter. It was determined that the HHV equation calculated from the results of the proximate analysis, which was most compatible with the experimentally determined HHV values, was E4. According to the equation, only volatile matter and fixed carbon values affected the thermal values of the biopellet the most. The HHV equation calculated from the elemental analysis results, which is most compatible with the experimentally determined HHV, is E8, which is a simple equation that depends only on the amount of carbon. The best R2 values for proximate analysis and elemental analysis models are 0.8721 and 0.7234, respectively.

Kaynakça

  • Callejón-Ferrea AJ, Velázquez-Martíb B, López-Martíneza JA, Manzano-Agugliaro F (2011) Greenhouse crop residues: Energy potential and models for the prediction of their higher heating value. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15:948–955
  • Çengel Y, Termodinamik, Palme Yayınevi, 2013.
  • Duranay N, Yılgın M (2018) Kısa analiz verileri kullanılarak biyokütlenin üst ısı değerinin hesaplanması. Academic Platform Journal of Engineering and Science 6-2: 103-108
  • García R, Pizarro C, Lavín AG, Bueno JL (2014) Spanish biofuels heating value estimation. Part II: Proximate analysis data. Fuel 117: 1139-11
  • García R, Pizarro C, Lavín AG, Bueno JL (2014) Spanish biofuels heating value estimation. Part I: Ultimate analysis data. Fuel 117:1130–1138
  • Harun NY, Afzal MT (2016) Effect of particle size on mechanical properties of pellets made from biomass blend. Procedia Engineering 148:93 – 99
  • Korkmaz AA (2022) Farklı linyitlerin kısa ve elementel analiz verilerine dayanarak üst ısıl değerlerinin hesaplanması. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10 (1): 49-60
  • Munawara SS, Subiyan B (2014) Characterization of biomass pellet made from solid waste oil palm industry. Procedia Environmental Sciences 20:336 – 341
  • Özyuğuran A, Yaman S, Küçükbayrak S (2018) Prediction of calorific value of biomass based on elemental analysis. International Advanced Researches and Engineering Journal 02(03): 254-260
  • Parikha J, Channiwalab SA, Ghosal GK (2005) A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel 84:487-494
  • Yin CY (2011) Prediction of higher heating values of biomass from proximate and ultimate analyses. Fuel 90:1128–1132

Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması

Yıl 2023, Cilt: 24 Sayı: 1, 37 - 45, 15.05.2023
https://doi.org/10.17474/artvinofd.1186672

Öz

Yerli, yenilenebilir, ekolojik ve ekonomik bir yakıt olarak biyopeletler kömür ve odun gibi geleneksel yakıtlara alternatiftir. Ülkemizde tarımsal atık potansiyeli yüksek olup, tarımsal artıkların biyopelet olarak değerlendirilmesi çevre kirliliğini ve yakıt tüketiminde dışa bağımlılığı azaltacağı için ülkemizin enerji üretimine önemli etkisi olacaktır. En önemli yakıt özelliği, yakıtın ısıl değerdir. Bu çalışmada yedi farklı biyopeletin ısıl değeri hem deneysel hem de teorik olarak belirlenmiştir. Biyopeletlerin kısa analizi ve elementel analizi yapılmış, elde edilen verileri kullanılarak literatürde yer alan biyokütle için uygulanan bazı matematiksel modeller yardımıyla üst ısıl değer (ÜID) hesaplanmıştır. Hesaplamalarda kısa analiz için ve elementel analiz için yedi farklı eşitlik kullanılmıştır. Eşitlik E1, E2, E3, E4, E5, E6 ve E7 biyokütlenin kül, uçucu madde ve sabit karbon içeriklerini dikkate alarak ÜID’ni tahmin etmek için kullanılmıştır. Eşitlik E8’den E14’e kadar yedi model ise elementel analiz sonuçları dikkate alınarak ÜID’i tahmin etmek için kullanılmıştır. Ayrıca, adyabatik kalorimetre bombası kullanılarak numunelerin ÜID’leri deneysel olarak belirlenmiştir. Deneysel olarak belirlenen ÜID değerler ile en uyumlu olan kısa analiz sonuçlarından hesaplanan ÜID denkleminin E4 olduğu belirlenmiştir. Bu denklemlere göre biyopeletin ısıl değerini uçucu madde ve sabit karbon miktarı etkilemiştir. Deneysel olarak belirlenen ÜID ile en uyumlu olan elementel analiz sonuçlarından hesaplanan ÜID denklemi sadece karbon miktarına bağlı basit bir denklem olan E8 dir. Kısa analiz ve elementel analiz modelleri için sırasıyla en iyi R2 değerleri 0.8721 ve 0.7234’dir.

Kaynakça

  • Callejón-Ferrea AJ, Velázquez-Martíb B, López-Martíneza JA, Manzano-Agugliaro F (2011) Greenhouse crop residues: Energy potential and models for the prediction of their higher heating value. Renewable and Sustainable Energy Reviews 15:948–955
  • Çengel Y, Termodinamik, Palme Yayınevi, 2013.
  • Duranay N, Yılgın M (2018) Kısa analiz verileri kullanılarak biyokütlenin üst ısı değerinin hesaplanması. Academic Platform Journal of Engineering and Science 6-2: 103-108
  • García R, Pizarro C, Lavín AG, Bueno JL (2014) Spanish biofuels heating value estimation. Part II: Proximate analysis data. Fuel 117: 1139-11
  • García R, Pizarro C, Lavín AG, Bueno JL (2014) Spanish biofuels heating value estimation. Part I: Ultimate analysis data. Fuel 117:1130–1138
  • Harun NY, Afzal MT (2016) Effect of particle size on mechanical properties of pellets made from biomass blend. Procedia Engineering 148:93 – 99
  • Korkmaz AA (2022) Farklı linyitlerin kısa ve elementel analiz verilerine dayanarak üst ısıl değerlerinin hesaplanması. Konya Mühendislik Bilimleri Dergisi, 10 (1): 49-60
  • Munawara SS, Subiyan B (2014) Characterization of biomass pellet made from solid waste oil palm industry. Procedia Environmental Sciences 20:336 – 341
  • Özyuğuran A, Yaman S, Küçükbayrak S (2018) Prediction of calorific value of biomass based on elemental analysis. International Advanced Researches and Engineering Journal 02(03): 254-260
  • Parikha J, Channiwalab SA, Ghosal GK (2005) A correlation for calculating HHV from proximate analysis of solid fuels. Fuel 84:487-494
  • Yin CY (2011) Prediction of higher heating values of biomass from proximate and ultimate analyses. Fuel 90:1128–1132
Toplam 11 adet kaynakça vardır.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Orman Endüstri Mühendisliği
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Zehra Yıldız 0000-0003-1304-4857

Eşref Topkoç 0000-0002-0623-8736

Yayımlanma Tarihi 15 Mayıs 2023
Kabul Tarihi 20 Aralık 2022
Yayımlandığı Sayı Yıl 2023Cilt: 24 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA Yıldız, Z., & Topkoç, E. (2023). Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 24(1), 37-45. https://doi.org/10.17474/artvinofd.1186672
AMA Yıldız Z, Topkoç E. Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması. AÇÜOFD. Mayıs 2023;24(1):37-45. doi:10.17474/artvinofd.1186672
Chicago Yıldız, Zehra, ve Eşref Topkoç. “Biyopeletlerin kısa Analiz Ve Elementel Analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin Hesaplanması”. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi 24, sy. 1 (Mayıs 2023): 37-45. https://doi.org/10.17474/artvinofd.1186672.
EndNote Yıldız Z, Topkoç E (01 Mayıs 2023) Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi 24 1 37–45.
IEEE Z. Yıldız ve E. Topkoç, “Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması”, AÇÜOFD, c. 24, sy. 1, ss. 37–45, 2023, doi: 10.17474/artvinofd.1186672.
ISNAD Yıldız, Zehra - Topkoç, Eşref. “Biyopeletlerin kısa Analiz Ve Elementel Analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin Hesaplanması”. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi 24/1 (Mayıs 2023), 37-45. https://doi.org/10.17474/artvinofd.1186672.
JAMA Yıldız Z, Topkoç E. Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması. AÇÜOFD. 2023;24:37–45.
MLA Yıldız, Zehra ve Eşref Topkoç. “Biyopeletlerin kısa Analiz Ve Elementel Analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin Hesaplanması”. Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, c. 24, sy. 1, 2023, ss. 37-45, doi:10.17474/artvinofd.1186672.
Vancouver Yıldız Z, Topkoç E. Biyopeletlerin kısa analiz ve elementel analiz sonuçlarına göre üst ısıl değerlerinin hesaplanması. AÇÜOFD. 2023;24(1):37-45.
Creative Commons Lisansı
Artvin Çoruh Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi Creative Commons Alıntı 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.