Залежність енергетичних витрат від типу використаної механічної мішалки у біогазовому реакторі

Abstract

Мета роботи. Дослідження залежності енергетичних витрат механічних мішалок та визначення енергоефективного типу перемішуючого пристрою для підвищення енергетичної ефективності процесу утворення біогазу та рентабельності подальшої переробки у теплову та електричну енергії. Методи дослідження. Визначення та аналіз енергетичних витрат для механічних мішалок, порівняння та визначення їх енергоспоживання у процесі утворення біогазу, узагальнення отриманих результатів. Отримані результати. У формуванні сучасної енергетичної системи важливу роль відіграють біогазові технології. Рентабельність яких безпосередньо залежить від енергоефективності процесів інтенсифікації анаеробного зброджування. Процес анаеробного зброджування відходів є довготривалим, тому одним з основних методів інтенсифікації біогазового виробництва є перемішування відходів у процесі анаеробного бродіння. Не зважаючи на велику кількість різноманітних типів перемішуючих пристроїв та систем, основне завдання перемішування полягає у створенні однорідної речовини з однаковою температурою, кислотністю та іншими фізико-хімічними складовими у будь-якій точці об’єму речовини. Існує необхідність підвищення енергоефективності процесів інтенсифікації анаеробного зброджування та рентабельності подальшої переробки біогазу у теплову та електричну енергії. Шляхи підвищення енергоефективності полягають у визначені залежності енергетичних витрат механічних мішалок, виборі енергоефективного типу мішалки, визначені критеріїв, що суттєво впливають на споживання електричної енергії на перемішування, досліджені векторів розповсюдження потоків, що створюються мішалкою. Реалізація цих дій дозволить встановити оптимальні геометричні розміри мішалки та суттєво підвищити енергетичну ефективність біогазових установок та подальшу переробку утвореного біогазу у теплову та електричну енергії. Наукова новизна. Проведено аналіз причин різних значень критерію Ейлера для механічних мішалок за однакового режиму руху речовини її рівня і об’єму у резервуарі та інших однакових параметрах. Проведено порівняльний аналіз енергетичних витрат для найбільш розповсюджених у біогазових реакторах типів механічних мішалок. Встановлено, що використання двоярусної лопатевої мішалки, у якої по дві лопаті на ярус необхідно найменша кількість енергії на перемішування відходів у біогазовому реакторі об’ємом . Практична цінність. Приведені у роботі дані можуть бути використані при проектуванні, будівництві та модернізації біогазових установок. Визначено напрям необхідних подальших наукових досліджень, реалізація яких підвищить енергетичну ефективність біогазового виробництва та рентабельність подальшої переробки біогазу у теплову та електричну енергії.

Keywords

• енергоефективність
• критерій Рейнольдса
• критерій Ейлера
• перемішування
• потужність електродвигуна
• енергоспоживання.