Експериментальне дослідження енергетичних втрат біогазового реактора в навколишнє середовище при мезофільному режимі зброджування
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya2022.02.018Анотація
Метою роботи є експериментальне дослідження енергетичних втрат біогазового реактора в навколишнє середовище для мезофільного режиму зброджування з метою визначення шляхів збільшення тривалості фази охолодження субстрату та зниження енерговитрат на процес утворення біогазу і підвищення рентабельності його переробки в теплову та електричну енергії. Для досягнення поставлених цілей вирішено такі задачі: розроблено методологічний підхід для проведення експериментальних досліджень; виготовлено експериментальну установку біогазового реактора з електротепломеханічною системою і автоматичним керуванням для перемішування та підігрівання субстрату; експериментально досліджено енергетичні втрати в навколишнє середовище для мезофільного режиму зброджування; проведено обробку, аналіз та порівняння отриманих експериментальних даних. Робоча гіпотеза досліджень полягала в тому, що використання електричного нагрівального кабелю, вмонтованого у лопаті мішалки, забезпечить триваліший процес охолодження субстрату до температури вмикання підігрівання, що забезпечить зниження енерговитрат на процес інтенсифікації утворення біогазу. Найбільш суттєвий результат дослідження полягає в отримані залежностей зміни температури нагрівального кабелю, субстрату у нижньому, середньому та верхньому ярусах реактора та тривалості охолодження субстрату до температури вмикання підігрівання в діючій біогазовій установці. Значимість приведених у роботі результатів експериментальних досліджень полягає в тому, що при розміщенні нагрівального кабелю, вмонтованого у лопаті мішалки, охолодження субстрату до температури вмикання підігрівання відбувається пізніше в середньому на 35 хвилин при зброджуванні в біогазовому реакторі об’ємом 40 літрів. Отримані результати і рекомендації можуть бути використані при проектуванні для підвищення енергоефективності процесів інтенсифікації біогазового виробництва та рентабельності подальшої переробки біогазу в теплову та електричну енергії.
Ключові слова: експериментальне дослідження, тривалість охолодження субстрату, енергетичні втрати, енергоефективність, нагрівальний кабель
Посилання
Marks, S., Dach, J., Fernandez Morales, F. J., Mazurkiewicz, J., Pochwatka, P., Gierz, Ł. (2020). New Trends in Substrates and Biogas Systems in Poland. Journal of Ecological Engineering, 21, 4, 19-25.
EBA (2019). EBA Statistical Report 2018; European Biogas Association: Brussels, Belgium.
WBA (2019). Global Potential of Biogas; World Biogas Association: London.
Deublein, D., Steinhauser, A. (2008). Biogas from Waste and Renewable Resources. An Introduction. KGaA, Weinheim, 450.
Scarlat, N., Dallemand, J.-F., Fahlm F. (2018). Biogas: Developments and perspectives in Europe. Renew. Energy, 129, 457–472.
Janczak, D., Mazurkiewicz, J., Czekała, W., Myszura, M., Kozłowski, K., Jeżowska, A. (2019). A Possibility of Functioning Biogas Plant at a Poultry Farm. Journal of Ecological Engineering, 20 (11), 225-231.
Rashed, M. B. (2014). The Effect of Temperature on the biogas Production from Olive Pomace. University Bulletin ISSUE, 3 (16), 135-148.
Teleszewski, T. J., Zukowski, M. (2018). Analysis of Heat Loss of a Biogas Anaerobic Digester in Weather Conditions in Poland. Journal of Ecological Engineering, 19 (4), 242–250.
Spodoba, M. O., Zablodskiy, M. M., Radko, I. P. (2019). The main components of the methodology of construction of immersion electromechanical converter for biogas complexes. V International scientific-practical conference dedicated to the memory of Professor V. M. Sinkov "Problems and prospects of energy, electrical technology and automation in agriculture", NULES.
Zablodskiy, M. M., Spodoba, M. O. (2020). Rationale for creating an electro-thermomechanical system for mixing and heating biomass. Energy and Automation, 5, 136-148.
Zablodskiy, M., Spodobam M. (2021). Dynamic Analysis of Energy Consumption During Substrate Fermentation in a Biogas Reactor, 2021 IEEE 2nd KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), 147-152.
Zablodskiy, M. M., Spodoba, M. O. (2020). Methods of conducting experimental studies of a biogas reactor with immersion combined mixing and electric heating system. Proceedings of the IX International Scientific and Technical Conference "Problems of modern energy and automation in the system of nature management (theory, practice, history, education)", Kyiv, May 19-22, 2020.
Z. Mykola, S. Mykhailo (2020). Mathematical Model Of Thermal Processes During The Fermentation Of Biomass In A Biogas Reactor, 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), 227-231.
Zablodskiy, M., Spodoba, M. (2020). Numerical study of energy losses in the environment for mesophilic fermentation regime. Energy and Automation, 4, 97-108.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
