Обоснование и разработка средств повышения энергоэффективности работы трехстадийного метантенка

• Автор: Кудряшова, Анастасия Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА

1.1 Развитие использования биогаза как источника энергии

1.2 Анализ использования биогаза за границей

1.3 Анализ использования биогаза в России и Удмуртской Республике.

1.4 Классификация биогазовых установок

1.4.1 Классификация установок по технологии получения газа

1.4.2 Классификация установок по используемому сырью

1.4.3 Классификация установок по методу загрузки сырья и сбору газа

1.4.4 Классификация установок по материалу реактора.

1.5 Анализ конструкций биогазовых установок.
1.6 Классификация трубчатых электронагревателей..
1.6.1 Способы электрического нагрева
1.6.2 Анализ конструкций трубчатых электронагревателей
1.7 Выводы по итогам главы
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ БИОГАЗОВОЙ УСТАНОВКИ.
2.1 Теоретическое исследование процесса оптимизации конструктивных и технологических параметров биогазовой установки.
2.2 Математическое обоснование конструктивных параметров трехстадийного мстантенка.
2.2.1 Обоснование выбора объема реактора биогазовой установки.
2.2.2 Обоснование электрических параметров трубчатого электронагревателя
2.2.3 Составление математической модели тепловых и энергетических потерь в трехстадийном метантенке.
2.2.4 Математическая модель процесса распределения теплоты в метантенке реактора.
2.3 Обоснование конструкционных параметров метантенка
2.4 Выводы по второй главе.
3 ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.
3.1 Программа экспериментальных исследований.
3.2 Методика экспериментальных исследований
3.2.1 Объект и предмет исследования, приборы и средства измерения
3.2.2 Выбор критерия оптимизации.
3.2.3 Описание экспериментальной установки.
3.2.4 Методика проведения эксперимента по оптимизации конструктивных параметров биогазовой установки с трехстадийным метантенком.
3.2.5 Методика математической обработки результатов экспериментальных исследований
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
4.1 Обработка результатов исследований.
4.2 Результаты анализа энергетической составляющей процесса
4.3 Результаты анализа термограммы.
4.4 Выводы по четвертой главе
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
5.1 Расчет экономической эффективности
5.2 Расчет показателей энергетической эффективности биогазовой установки
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


Магнитогорск, ; VI Всероссийской научно-технической конференции «Информационные системы и модели в научных исследованиях, промышленности, образовании и экологии» - Тула, ; Всероссийской научно-практической конференции, посвященной -летию государственности Удмуртии «Научное обеспечение инновационного развития АПК» - Ижевск, ; II Евразийский Форум Молодежи «Евразия - путь на север» - Екатеринбург, . Работа отмечена дипломом II степени; Республиканский конкурс инновационных проектов по программе «УМНИК» -Ижевск, . Публикации. Основные положения работы и результаты исследований опубликованы в печатных изданиях, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК. Личный вклад автора. Модели, методики, результаты численных и экспериментальных исследований, их анализ и интерпретация, представленные в диссертации, получены автором лично. Экспериментальная установка разработана коллективом и аспирантами кафедры ТОППП ФГБОУ ВПО Ижевская ГСХА при участии автора. Выбор направлений, методов исследований, формирование структуры и содержания работы выполнены при активном участии научного руководителя к. Игнатьева С. Современная концепция совершенствования и развития производства исходит из превращения ресурсосбережения в реальный источник укрепления и расширения сырьевой и энергетической базы, получения дополнительной полезной продукции [8, 9, ]. Первое научное обоснование образования воспламеняющихся газов в болотах и озерных отложениях дап Алессандро Вольта в г. После открытия химической формулы метана Дальтоном в году, европейскими учеными были сделаны первые шаги в исследованиях практического применения биогаза [J. Свой вклад в изучение образования биогаза внесли и российские ученые. С. В. Попов в году. Он выяснил, что речные отложения начинают выделять биогаз при температуре около 6°С. С увеличением температуры до °С, количество выделяемого газа значительно увеличивалось, не меняясь по составу - % метана: % углекислого газа, 1% сероводорода и незначительное количество азота, кислорода, водорода и закиси углерода. В. Л. Омельянский детально исследовал природу анаэробного брожения и участвующие в нем бактерии. Вскоре после этого, в году, начались опыты европейских ученых по использованию биогаза для обогрева помещений и освещения улиц. Начиная с года, уличные фонари в одном из районов города Эксетер снабжались газом, который получался в результате брожения сточных вод и собирался в закрытые емкости. Двумя годами позже появилось сообщение о получении биогаза в Бомбее, где газ собирался в коллектор и использовался в качестве моторного топлива в различных двигателях. В начале XX века были продолжены исследования в области повышения количества биогаза путем увеличения температуры брожения. Немецкие ученые Имхофф и Бланк в - гг. В период Первой мировой войны началось распространение биогазовых установок по Европе, связанное с дефицитом топлива. Хозяйства, где имелись такие установки, находились в более благоприятных условиях, хотя установки были еще несовершенные и в них использовались далеко не оптимальные режимы [5,. Одним из важнейших научных шагов в истории развития биогазовых технологий являются успешные эксперименты Бусвелла по комбинированию различных видов органических отходов с навозом в качестве сырья в -х годах XX столетия. Первый крупномасштабный завод по производству биогаза был построен в году в английском городе Бирмингеме и использовался для обеззараживания осадка сточных вод этого города. Вырабатываемый биогаз использовался для производства электроэнергии. Таким образом, английские ученые являются пионерами практического применения новой технологии. Уже к году они разработали несколько типов установок для переработки сточных вод. Первая биогазовая установка для переработки твердых отходов объемом м3 была разработана Неманом и Дюселье и построена в Алжире в году [. В годы Второй мировой войны, когда энергоносителей катастрофически не хватало, в Германии и Франции был сделан акцент на получение биогаза из навоза. Во Франции к середине -х годов эксплуатировалось около 2 тыс. Вполне естественно, этот опыт распространялся на соседние страны. В Венгрии существовали установки для производства биогаза.