Чисельне дослідження енергетичних втрат у навколишнє середовище для мезофільного режиму зброджування

Анотація

Стаття присвячена питанню дослідження енергетичних втрат біогазового реактора у навколишнє середовище при зброджуванні біомаси у мезофільному температурному режимі. Розглянуто вплив наявності утеплюючого шару біогазового реактора та температури навколишнього середовища на величину енергетичних втрат та необхідної енергії на відновлення цих втрат в залежності від об’єму біогазового реактора. Розроблена математична модель дозволяє оцінити інтенсивність енергетичних втрат до навколишнього середовища, враховуючи величину забруднення внутрішньої стінки біогазового реактора, температуру навколишнього середовища, середню швидкість вітру для місця розташування реактора, площу поверхні біогазового реактора та його об’єм, матеріал з якого виконано біогазовий реактор, товщину утеплюючого шару та його матеріал, режим руху та частоту перемішування біомаси.

Для чисельних досліджень було прийнято такі припущення: зброджування біомаси відбувається у мезофільному температурному режимі Т₁=35, біогазові реактори об’ємом від 50 до 200 літрів, при температурі навколишнього середовища Т₂ від -30 до +30 .

Встановлено, що втрати тепла в навколишнє середовище для різних обсягів біогазових реакторів, незалежно від температури навколишнього середовища та наявності або відсутності ізолюючого шару, є не лінійними.

Чисельні дослідження показали, що використання ізолюючого шару мінеральної вати товщиною 100 мм, залежно від об’єму біогазового реактора та температури навколишнього середовища, зменшує кількість енергії, необхідної для підтримання теплового режиму, в 55-63 рази. Врахування величини втрат на стадії проектування та виготовлення біогазових реакторів зменшить енергетичні витрати на підтримку необхідної температури, збільшуючи тим самим прибутковість біогазової установки.

Ключові слова: теплові втрати, біогазова установка, мезофільний режим, теплопередача, термічний опір, енергетична ефективність