Обґрунтування процесу роботи малої біогазової установки в умовах агровиробництва

Abstract

В роботі було обрано установку із обертовим метантенком. До складу установки входять: ємкість для відходів, що підлягають ферментації; транспортуючий пристрій; реактор попередньої ферментації; напірна станція; метантенк; система гравітаційного змішування субстрату; газозбірник; відсікач вологи та очисник; електростанція; водонагрівач. Перемішування в реакторі відбувається за рахунок його обертання. При цьому біомаса перемішується за рахунок дії гравітації. Необхідно також відмітити, що реактор поміщено у додаткову ємкіть із водою, що дозволяє, використовуючи силу Архімеда, зменшити навантаження на підшипники. Раціональне значення коефіцієнта заповнення лежить в межах від 0,8 для менших діаметрів (до 0,5 м) та до 0,9 для більших діаметрів (більше 1.5 м). Менші та більші коефіцієнти заповнення порушують рівновагу плавання реактора у рідині зовнішнього корпуса, і викликають зростання навантажень на опорні підшипники, відтак і зростає споживана потужність. При малих значеннях радіуса реактора (до 0,5 м) зміна кутової швидкості реактора майже не призводить до зміни споживаної потужності, а при більших значеннях зростання кутової швидкості обертання реактора призводить до значного зростання споживаної потужності на обертання (перемішування). Це можна пояснити квадратичним зростанням моменту інерції реактора із збільшенням розміру радіуса. Також можна зробити висновок, що із збільшенням геометричних розмірів реактора питома потужність також зростає, причому це відбувається майже лінійно. Це можна пояснити зростанням витрат на подолання моменту інерції.

An installation with a rotating methane tank was chosen in the work. The composition of the installation includes: capacity for waste to be fermented; conveying device; pre-fermentation reactor; pressure station; methane tank; system of gravitational mixing of the substrate; gas collector; moisture cutter and cleaner; power plant; water heater. Stirring in the reactor is due to its rotation. The biomass is mixed by gravity. It should also be noted that the reactor is placed in an additional tank of water, which allows, using the force of Archimedes to reduce the load on the bearings. The rational value of the filling factor is in the range from 0.8 for smaller diameters (up to 0.5 m) and up to 0.9 for larger diameters (more than 1.5 m). Lower and higher fill factors disturb the equilibrium of the reactor in the fluid of the outer casing, and cause an increase in the load on the support bearings, and thus increase power consumption. At small values of the reactor radius (up to 0.5 m) the change in the angular velocity of the reactor almost does not lead to a change in power consumption, and at higher values of the angular velocity of the reactor leads to a significant increase in power consumption per revolution (mixing). This can be explained by the quadratic increase in the moment of inertia of the reactor with increasing radius size. It can also be concluded that with increasing geometric dimensions of the reactor, the specific power also increases, and this happens almost linearly. This can be explained by the rising cost of overcoming the moment of inertia.