Вплив питомої теплоємності сировини, що зброджується у біогазовому реакторі на теплорозподіл
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya1(83).2026.084Ключові слова:
критерій Рейнольдса, критерій Прандтля, витрати енергії, електричний підігрів, питома теплоємність сировини, переробка органічних відходівАнотація
З кожним роком, використання біогазових технологій дає поштовх до розробки нових способів поводження з накопиченими відходами сільськогосподарських та побутових об’єктів. Тому, актуальним питанням є зниження енергетичних витрат на підтримку мікроклімату зброджування, з максимально можливим утворенням біогазу із певного виду сировини. Фізико-хімічні параметри мають суттєвий вплив на зброджування сировини та енергетичні витрати. Метою роботи є аналіз впливу питомої теплоємності сировини, що зброджується у біогазовому реакторі на зміну критерію Прандтля та енергетичні витрати на підігрів. Наведено результати теоретичних досліджень, під час яких було проаналізовано вплив діапазону питомої теплоємності сировини від 1000 до 4000 Дж/кг 0С на енергетичні витрати. Результатом є графічні залежності, які описують зміну коефіцієнту тепловіддачі та теплопередачі від нагрівального пристрою до сировини, зміну критеріїв Прандтля та Рейнольдса в залежності від зміни питомої теплоємності сировини та частоти обертання перемішуючого пристрою. Встановлено відсоткову зміну критерію Рейнольдса, коефіцієнтів тепловіддачі та теплопередачі при зміні частоти обертання перемішуючого пристрою. Встановлено, що зміна критерію Прандтля в залежності від зміни питомої теплоємності сировини відбувається за лінійним законом. Використання отриманих результатів у поєднанні з попередніми дослідженнями, які стосуються впливу фізико-хімічних параметрів на енергетичне споживання, дають поштовх у напрямку встановлення раціональної частоти обертання перемішуючого пристрою з точки погляду енергетичного споживання.
Отримано 2025-11-27
Доопрацьовано 2026-01-19
Прийнято 2026-02-11
Посилання
1. EBA. European Biogas Association: Brussels, Belgium, 2023.
2. WBA. Global Potential of Biogas; World Biogas Association: London, UK, 2019.
3. Deublein D., Steinhauser A. (2008). Biogas from Waste and Renewable Resources. An Introduction. KGaA, Weinheim.
4. Danylyshyn, V., & Koval, M. (2022). Development of alternative energy in the world and Ukraine. Machinery & Energetics, 13(2), 50-61. https://doi.org/10.31548/machenergy.13(2).2022.50-61
5. Jin C., Sun S., Yang D., Sheng W., Ma Y., He W., Li G. (2021). Anaerobic digestion: An alternative resource treatment option for food waste in China, Science of The Total Environment, 779. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.146397
6. 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.
7. 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
8. 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
9. 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.
10. Rashed, M.B. (2014) The Effect of Temperature on the Biogas Production from Olive Pomace. University Bulletin, 3, 135-147.
11. M. Spodoba, 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, 1-6, https://doi.org/10.1109/MEES61502.2023.10402431
12. 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. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.03.038
13. 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, 3. 141-152, https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.3-67.12
14. 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
15. Spodoba M.O., Spodoba О.O. (2025). Research on the influence of the dynamic viscosity of raw material fermented in a biogas reactor on heat distribution. Energy and Automation, 6, 145-155. https://doi.org/10.31548/energiya6(82).2025.145
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Енергетика і автоматика
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Усі матеріали поширюються на умовах ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International Public License, що дозволяє іншим розповсюджувати рукопис із визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
