A numerical study for gas–solid reactions in a microwave-based system: Kinetic and environmental aspects

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 7

فایل این مقاله در 15 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_AET-12-3_007

تاریخ نمایه سازی: 13 خرداد 1405

چکیده مقاله:

Due to increasing environmental concerns and requirements, the adoption of modern heating methods is strongly recommended. The microwave-based system has attracted considerable attention due to its efficiency, low carbon footprint, low energy consumption, and short process timing. Our studies on microwave heating for synthesizing cobalt and various alloys showed a significant need for novel predictors to model microwave heating processes. This paper is novel in its evaluation of the performance of outstanding numerical methods for solving microwave-based reactions in both kinetic and environmental aspects. As a case study, the experimental results related to the reaction of cobalt metal oxide with syngas under microwave heating were compared to the orthogonal collocation outcomes, and outstanding results were reported with a mean error lower than ۵%. The emissions from a microwave and an electrical furnace, based on kinetic values, were also compared. To evaluate numerical methods for different types of reactions in the mentioned microwave heating process, the governing equations from the modeling of gas-solid catalyzed reactions with different reaction orders were solved using the perturbation and orthogonal collocation methods. The environmental analysis demonstrated that the microwave process offered notable environmental and operational advantages over the furnace process, including significantly faster CO removal, more controllable CO₂ emissions, higher energy efficiency, and a reduced overall carbon footprint by possibly reducing energy consumption.

نویسندگان

Kianoosh Shojae

Faculty of Chemical, Petroleum, and Gas Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

Behnam Khoshandam

Faculty of Chemical, Petroleum, and Gas Engineering, Semnan University, Semnan, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • Li, Z., et al. (۲۰۲۵). Advanced mechanisms and applications of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۳۹/d۴na۰۰۷۰۱h[۲] Palma, V., et al. (۲۰۲۰). Microwaves and heterogeneous catalysis: ...
  • Shojae, K., & Khoshandam, B. (۲۰۲۱). A novel two-step fixed ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.mseb.۲۰۲۱.۱۱۵۰۸۵[۴] Khan, J. B., et al. (۲۰۲۴). Microwave synthesis of ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.ijhydene.۲۰۲۳.۱۲.۰۲۴[۵] Veronesi, P., et al. (۲۰۱۵). Microwave-assisted preparation of high ...
  • https://www.mdpi.com/۲۲۲۷-۷۰۸۰/۳/۴/۱۸۲[۶] Loharkar, P. K., Ingle, A., & Jhavar, S. (۲۰۱۹). ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.jmrt.۲۰۱۹.۰۴.۰۰۴[۷] Li, J., et al. (۲۰۲۱). Review of microwave-based treatments ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.rser.۲۰۲۱.۱۱۱۵۱۰[۸] Jafari, H., & Tajadodi, H. (۲۰۱۶). Electro-spun organic nanofibers ...
  • https://doi.org/۱۰.۲۲۰۵۲/ijmc.۲۰۱۶.۱۱۸۶۶[۹] Chen, L., et al. (۲۰۱۷). A two-level stochastic collocation ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.cam.۲۰۱۶.۱۰.۰۳۰[۱۰] Jayakumar, J., & Ramanujam, N. (۱۹۹۴). A numerical method ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/۰۸۹۸-۱۲۲۱(۹۴)۹۰۰۷۸-۷[۱۱] Aksoy, Y., & Pakdemirli, M. (۲۰۱۰). New perturbation–iteration solutions ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.camwa.۲۰۱۰.۰۱.۰۵۰[۱۲] Öztürk, Y., et al. (۲۰۱۳). A collocation method for ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۱۵۵/۲۰۱۳/۵۹۸۰۸۳[۱۳] He, J.-H. (۲۰۰۰). A coupling method of a homotopy ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/S۰۰۲۰-۷۴۶۲(۹۸)۰۰۰۸۵-۷[۱۴] Binous, H., & Bellagi, A. (۲۰۱۶). Orthogonal collocation methods ...
  • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/۱۰.۱۰۰۲/cae.۲۱۶۷۶[۱۵] Binous, H., Shaikh, A. A., & Bellagi, A. (۲۰۱۵). ...
  • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/۱۰.۱۰۰۲/cae.۲۱۶۱۲[۱۶] Housam, B., et al. (۲۰۱۶). Numerical elucidation of three-dimensional ...
  • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/۱۰.۱۰۰۲/cae.۲۱۷۵۶[۱۷] Abdelkawy, M., & Alyami, S. (۲۰۲۱). Legendre-Chebyshev spectral collocation ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.chaos.۲۰۲۱.۱۱۱۲۷۹[۱۸] Olatunde, A. O., Olafadehan, O. A., & Usman, M. ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/s۱۳۲۰۳-۰۲۰-۰۰۲۴۴-w[۱۹] Skoneczny, S., & Cioch, M. (۲۰۱۸). Modeling of continuous-flow ...
  • https://www.tandfonline.com/doi/full/۱۰.۱۰۸۰/۰۰۹۸۶۴۴۵.۲۰۱۸.۱۴۲۳۵۵۷[۲۰] Nategh, M., Vaferi, B., & Riazi, M. (۲۰۱۸). Orthogonal ...
  • Binous, H., Kaddeche, S., & Bellagi, A. (۲۰۱۷). Solution of ...
  • https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/۱۰.۱۰۰۲/cae.۲۱۸۲۳[۲۲] Athira, P., et al. (۲۰۱۸). Non-linear convection in chemically ...
  • https://www.scientific.net/DDF.۳۸۷.۴۲۸[۲۳] He, J.-H., & El-Dib, Y. O. (۲۰۲۰). Homotopy perturbation ...
  • https://www.scientific.net/DDF.۳۸۷.۴۲۸ (Note: Duplicate URL; kept as given.)[۲۴] Yavuz, M. (۲۰۱۷). ...
  • https://ijocta.org/index.php/files/article/view/۵۴۰Shojae, K., & Khoshandam, B. (۲۰۲۲). The experimental and modeling ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۱۶/j.cep.۲۰۲۱.۱۰۸۷۶۵[۲۶] Moghani, M., Beiki, H., & Shojae, K. (۲۰۲۴). Investigating ...
  • Bustnes, J. A., Sichen, D., & Seetharaman, S. (۱۹۹۵). Kinetic ...
  • https://doi.org/۱۰.۱۰۰۷/BF۰۲۶۵۳۸۷۲[۲۸] Javad Nodehi, B. K. (۲۰۱۸). Pyrolysis of glycerol for ...
  • نمایش کامل مراجع