Дослідження впливу динамічної в'язкості сировини, що зброджується у біогазовому реакторі, на теплорозподіл
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya6(82).2025.145Анотація
Все більшої популярності серед промисловості та побутових споживачів набувають біогазові установки. Це спонукає до підвищення зацікавленості щодо проведення досліджень у напрямку підвищення рентабельності таких установок. У першу чергу дослідники зосереджують свою увагу на створенні систем, що будуть задовільняти умови для протікання анаеробного зброджування, та при цьому споживати мінімальну кількість електричної енергії на перемішування та нагрівання речовини. Адже для ферментації використовується сировина з різним фізико-хімічним складом, що суттєво впливає на енергетичні витрати. Метою роботи є дослідження впливу динамічної в'язкості сировини, що ферментується в біогазовому реакторі, на зміну критерію Рейнольдса та коефіцієнтів тепловіддачі від нагрівача, який обертається, до сировини. У статті представлено математичну модель для проведення теоретичних досліджень. У роботі розглянуто зміну динамічної в'язкості субстрату в діапазоні від 0,01 до 0,1 Па·с. Встановлено, що при зміні динамічної в’язкості сировини в діапазоні від 0,01 до 0,1 Па·с критерій Рейнольдса та коефіцінти теплопередачі змінюються за екпоненціальним законом, що підтверджується графічними залежностями, отриманими при проведенні досліджень та наведеними у цій роботі. Отримані результати надалі дозволять встановити раціональну частоту обертання змішувального пристрою, поєднаного з нагрівальним пристроєм, враховуючи зміну динамічної в’язкості сировини для створення та підтримки сприятливого мікроклімату для анаеробного процесу з максимально можливим утворенням біогазу.
Ключові слова: критерій Рейнольдса, енергетичні витрати, коефіцієнт теплопередачі, динамічна в'язкість сировини, зброджування, коефіцієнт тепловіддачі, перемішування
Посилання
1. EBA. European Biogas Association: Brussels, Belgium, 2023.
2. Deublein D., Steinhauser A. (2008). Biogas from Waste and Renewable Resources. An Introduction. KGaA, Weinheim, 450.
3. V. Danylyshyn, M. Koval. (2022). Development of alternative energy in the world and Ukraine. Machinery & Energetics, 13(2), 50-61.
4. 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), 2020, 227-231.
5. 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
6. 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
7. T. Sibiya Noxolo, E. Muzenda, H.B. Tesfagiorgis (2014). 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. 198–201.
8. M. B. Rashed (2014). The Effect of Temperature on the biogas Production from Olive Pomace. University Bulletin, ISSUE. 3 (16), 135–148.
9. M. Spodoba and O. Spodoba (2023). 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, 1-6, https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402431
10. G. Zhen, X. Lu, T. Kobayashi, Y. Li, K. Xu (2015). Mesophilic anaerobic co-digestion of waste activated sludge and Egeria densa: Performance assessment and kinetic analysis. Appl. Energy, 148, 78–86.
11. Spodoba M.O., Spodoba О.O., Kovalchuk S.I., Oliinik Yu.O. (2025). Determination of the Energy Efficient Speed of the Working Body of the Agitator for Small Biogas Reactors. Problemele energeticii regionale, Moldova, 2025, 3, 141-152, https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.3-67.12
12. Spodoba M.O., Spodoba О.O. (2025). Research on the influence of the specific density of the raw material fermented in a biogas reactor on heat distribution. Energy and Automation, 4, 136-148. https://doi.org/10.31548/energiya4(80).2025.129
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).
