Дослідження впливу питомої густини сировини, що зброджується в біогазовому реакторі на теплорозподіл
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya4(80).2025.129Анотація
Біогазові технології набувають все більшого розповсюдження на виробничих та побутових об’єктах. Однак, рентабельність біогазового виробництва залежить від витрати енергії на підтримку процесу бродіння, тому необхідним є дослідження націлені на зниження енергетичних витрат на підігрів та перемішування сировини, що зброджується. Для зброджування використовують сировину з різним фізико-хімічним складом, що суттєво впливає на енерговитрати. Метою роботи є дослідження впливу питомої густини сировини, що зброджується у біогазовому реакторі на енергетичні витрати на перемішування та зміну критерію Рейнольдса. У роботі наведено побудовану математичну модель та результати досліджень. При дослідженнях розглядався широкий діапазон зміни питомої густини субстрату від 750 до 1500 кг/м3. За результатами досліджень отримано графічні залежності зміни критерію Рейнольдса, коефіцієнту тепловіддачі та коефіцієнту теплопередачі, в залежності від зміни питомої густини сировини та частоти обертання робочого органу перемішуючого пристрою. Встановлено, що зміна критерію та коефіцієнтів в залежності від зміни густини сировини відбувається за лінійним законом. Отримані результати дозволять встановлювати раціональну частоту обертання перемішуючого пристрою, в якому розміщено нагрівальний пристрій з точки погляду енергетичного споживання на процеси перемішування та електричного підігріву сировини.
Ключові слова: критерій Рейнольдса, коефіцієнт теплопередачі, коефіцієнт тепловіддачі, питома густина сировини, анаеробне зброджування, перемішування
Посилання
1. EBA. EBA Statistical Report 2023; European Biogas Association: Brussels, Belgium, 2023.
2. Deublein D., Steinhauser A. Biogas from Waste and Renewable Resources. An Introduction. KGaA, Weinheim, 2008, p. 450.
3. V. Danylyshyn, M. Koval. Development of alternative energy in the world and Ukraine. Machinery & Energetics, Kyiv, 2022, 13(2), рр. 50-61.
4. Z. Mykola, S. Mykhailo. “Mathematical Model Of Thermal Processes During The Fermentation Of Biomass In A Biogas Reactor,” 2020 IEEE KhPI Week on Advanced Technology (KhPIWeek), 2020, pp. 227-231.
5. Zablodskiy, M. M., Spodoba, M. O. (2020). Rationale for creating an electrothermomechanical system for mixing and heating biomass. Energy and Automation, 5, 136-148. http://dx.doi.org/10.31548/energiya2020.05.136
6. Spodoba, M., & Spodoba, O. (2025). Research of energy expenditures for mechanical mixing of raw materials in a biogas reactor. Electrical Engineering and Power Engineering, (2), 18–25. https://doi.org/10.15588/1607-6761-2025-2-2
7. M. B. Rashed, “The Effect of Temperature on the biogas Production from Olive Pomace.” University Bulletin, ISSUE. 2014, Vol. 3, № 16 pp. 135–148.
8. T. Sibiya Noxolo, E. Muzenda, H.B. Tesfagiorgis, “Effect of Temperature and pH on The Anaerobic Digestion of Grass Silage.” Sixth International Conference on Green Technology, Renewable Energy and Environmental Engineering. Cape Town. South Africa. 2014. pp. 198–201.
9. M. Spodoba and O. Spodoba, "Mathematical Model of Changes in Energy Costs for Thermostabilization of the Substrate and Objects in a Biogas Reactor," 2023 IEEE 5th International Conference on Modern Electrical and Energy System (MEES), Kremenchuk, Ukraine, 2023, pp. 1-6, https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402431
10. G. Zhen, X. Lu, T. Kobayashi, Y. Li, K. Xu, “Mesophilic anaerobic co-digestion of waste activated sludge and Egeria densa: Performance assessment and kinetic analysis.” Appl. Energy 2015, 148, pp. 78–86.
11. Spodoba M.O., Spodoba О.O., Kovalchuk S.I., Oliinik Yu.O. Determination of the Energy Efficient Speed of the Working Body of the Agitator for Small Biogas Reactors. Problemele energeticii regionale, Moldova, 2025, no. 3. pp. 141-152, https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.3-67.12
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Енергетика і автоматика
TЦя робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
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).
