Повышение эффективности биоустановок путём получения альтернативной энергии и биоудобрений

• Автор: Сатьянов, Сергей Владимирович
• Шифр специальности: 05.20.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Анализ использования альтернативных видов энергии

1.1. Энергия солнца

1.2. Энергия ветра

1.3. Органические альтернативные топлива

1.4. Биогаз

1. 4.1. История биогаза

1.4.2. Состав и свойства биогаза

1.4.3. Способы получения биогаза

1.4.4. Опыт использования биогаза

1.4.5. Виды получения биогаза
1.4.6. Типы биогазовых установок
1.5. Основные направления использования биогаза в мире
1.6. Цели и задачи исследования
ГЛАВА 2. Теоретические вопросы исследования биоустановок
2.1. Программа и методика проведения исследований
2.2. Оптимизационнофункциональный принцип системного подхода к исследованиям сложных процессов
2.3. Принципиальная схема получения биогаза
2.4. Химический процесс производства биогаза
2.5. Условия метанообразования
2.6. Свойства биогаза
2.7. Математическая модель определения параметров биоустановки
2.8. Математическая модель теплового баланса в биореакторе
2.9. Сельскохозяйственные установки для получения биогаза
2 Этапы технологического процесса получения биогаза
2 Математическая модель теплоты сгорания биогаза
2 Подготовка биогаза к использованию
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования эксплуатации
биоустановки в хозяйстве
3.1 Алгоритм работы биоустановки в непрерывном режиме
3.2. Когенерационная установка
3.2.1. Принцип работы установки
3.2.2. Преимущества использования когенерационных установок
3.2.3. Эксплуатация когенерационной установки
3.2.4. Сфера использования когенерационных установок
в сельскохозяйственном производстве
3.3. Математическая модель системы подогрева навоза
3.4. Передача теплоты от охлаждающей жидкости ДВС
3.5. Использование потока отработавших газов двигателя
3.6. Математическая модель теплообмена в биореакторе
3.7. Математическая модель гидравлического движения теплоносителя при подогреве субстрата
3.8. Математическая модель использования теплоты
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Технологии получения и использования биоудобрений
4.1.Органическое земледелие
4.2. Состав биоудобрений
4.3. Технология получения биоудобрений и их свойства
4.3.1. Азот биоудобрений
4.3.2 Физикохимические свойства биоудобрений
4.3.3. Влияние гумуса на почву
4.3.4 Углекислый газ для почвенных биопроцессов
4.4. Разновидности органических удобрений
4.4.1. Разделение биоудобрений на фракции
4.4.2. Использование жидкой фракции биоудобрений
4.4.3. Внесение твердой фракции биоудобрений
4.5.Полевые исследования применения жидких удобрений при возделывании ячменя
4.5.1. Подготовка испытаний
4.5.2. Подготовка участка к работе
4.5.3. Посев ярового ячменя
4.5.4. Уборка урожая ячменя с опытных делянок
4.6. Преимущества применения биоудобрений
4.7. Особенности биоудобрений
Выводы по главе 4
ГЛАВА 5. Экономическая эффективность
5.1. Математическая модель экономической эффективности
биогазовой установки
Выводы по главе 5
Общие выводы
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Технологию, используемую при анаэробной переработке навоза, сейчас часто применяют и для очистки сточных вод предприятий и городов, так как она имеет ряд достоинств по сравнению с химической системой, например, биологическая очистка потребляет в 2 раза меньше энергии и в 6 раз дешевле [, ]. ГЛАВА 1. В наше время происходит глобальное увеличение загрязнения окружающей среды, что приводит к нарушению теплового баланса в атмосфере планеты, уменьшению чистой воды и чистого воздуха, которым мы с вами дышим. Использование привычных источников энергии в немалой степени способствует этому. Однако, выход есть и он уже очевиден - это переход на альтернативные источники энергии. Так уже поступают самые развитые государства. И не только те, что не имеют своих источников энергии и вынуждены постоянно закупать ресурсы у других стран, но и те, кто думает о будущем и понимает, что ресурсы не безграничны и, сохранив хоть часть их сегодня, дадут ему возможность на существование потом. Источники альтернативной энергии, как правило, экологически чисты. К ним можно отнести тепло Земли (геотермальную энергию), энергию Солнца, энергию ветра, морских волн и океанов, тепло морей, а также гидроэнергетику: морские приливы и отливы, биогазовые, тсплонасосные установки и другие преобразователи энергии [, , , , , ]. Здесь приводим только лишь возобновляемые источники энергии, которые могут представлять реальную альтернативу, 'традиционным источникам энергии в настоящем и в будущем. Расчеты показывают, что в ближайшем будущем произойдет значительное снижение использования традиционных источников энергии и их доля в топливно-энергетическом балансе снизится к году с % до %. Солнце является самым древним, первичным и основным источником энергии для нашей планеты. Самую первую шкуру древний человек сушил с помощью прямого использования солнечной энергии. На солнышке собственные шкуры грели наши предки обезьяны, не говоря уже о других животных. Солнце - это самый сильный источник энергии. Общее количество солнечной энергии, попадающей на поверхность земли в, примерно, 7 раз больше мирового потребления ресурсов органического топлива. Однако, популярная в России «солнечная установка» - бочка с водой на садовых участках -малоэффективна. Хорошие нагреватели состоят из смотрящего на юг плоского наклонного коллектора солнечных лучей и размещенного над ним бака с водой. Коллектор и бак теплоизолируют. КПД этого простого сооружения достигает - %, и оно способно летом нагреть воду до . Рис. В последнее время стали популярны воздушные коллекторы, встроенные в фасады зданий. Солнце это чистый и безопасный для здоровья источник энергии, которого хватит на несколько тысячелетий. Следует отметить, что данный вид энергии невозможно применять в регионах, где почти не бывает солнечных дней. Коллекторы на здании, получающие энергию солнца, можно использовать как элемент архитектуры. Оптимальный наклон коллектора, примерно, равен широте местности. В Европе, к примеру, на вертикальную стенку в год падает солнечной энергии примерно на % меньше, чем на поверхность, расположенную под углом в градусов к горизонту. Такой коллектор выполняет двойную роль - нагревает теплоноситель и уменьшает тепловые потери здания. В настоящее время большое внимание уделяют прямому преобразованию солнечной энергии в - электрическую с помощью полупроводниковых фотоэлементов (рис. В основном это плоские кремниевые фотоэлементы, способные преобразовывать как прямой, так и рассеянный свет. В европейском проекте Н - Alpha Solar созданы гибкие солнечные элементы на основе тонкой пленки аморфного кремния на пластине, эффективность которых около семи процентов. Планируется повышение эффективности до % и массовое производство рулонов дешевой «солнечной пленки». Энергия ветра на земле, как и солнечная - неисчерпаема. Использование энергии ветра имеет многовековую историю. Идея преобразования энергии ветра в - электрическую возникла в конце в, когда ветряной электродвигатель использовался Ф. Нансеном на судне «Фрам» для обеспечения участников полярной экспедиции светом и теплом во время дрейфа во льдах. В СССР первая ветровая электростанция (ВЭС) мощностью 0 кВт была построена в г. Ялта в Крыму. Тогда это была крупнейшая ВЭС в мире. Среднегодовая выработка станции составляла 0 МВт. В г. Рис.