Практична робота № 2.
Тема: «Розрахунок основних параметрів біогазових установок».
Мета: засвоєння студентами методики розрахунку основних параметрів біогазових установок (БГУ), знайомство з перспективними БГУ для сучасного сільськогосподарського виробництва.
Хід роботи:
1) Визначити вихід гною в перерахунку на суху речовину за добу.
2) Визначити об'єм рідкої гнойової маси.
3) Визначити розрахунковий об'єм біогазогенератора (метантенку) при разовій і безперервній заправці реактора.
4) Визначити добову продуктивність БГУ.
5) Розрахувати теплоту згоряння біогазу.
6) Визначити еквівалент бензину до отриманого біогазу.
Завдання для практичного заняття
Фермер, що має n голів худоби (корів або свиней) має намір використати їх гній для отримання біогазу як паливо для обігріву свого будинку і частково як паливо для ДВЗ своєї електростанції чи автомобіля.
Визначте продуктивність БГУ.
Вихідні дані:
| № варіанту | Кількість худоби n, голів: (корів)* (свиней)** |
| 1 | 100 |
| 2 | 150 |
| 3 | 200 |
| 4 | 175 |
| 5 | 125 |
| 6 | 155 |
| 7 | 180 |
| 8 | 250 |
| 9 | 300 |
| 10 | 170 |
| 11 | 338 |
| 12 | 382 |
| 13 | 474 |
| 14 | 524 |
| 15 | 1000 |
| 16 | 1030 |
| 17 | 1500 |
| 18 | 4000 |
| 19 | 2400 |
| 20 | 3070 |
| 21 | 3200 |
| 22 | 1405 |
| 23 | 1800 |
| 24 | 1276 |
| 25 | 2587 |
| 26 | 3175 |
| 27 | 4008 |
| 28 | 1932 |
| 29 | 2853 |
| 30 | 3703 |
(корів)* - для перших 15-ти варіантів (з 1 до 14-го),
(свиней)** - для наступних 15-ти варіантів (з 15 до 30-го).
Основні теоретичні положення:
1) Вихід гною в перерахунку на суху речовину за добу визначають за формулою:
, (1)де n – кількість тварин;
m о.1 - вихід сухого гною на 1 тварину за добу
(для свиней m о.1 =0,5 кг/добу, для корів 2кг/добу)
2) Об'єм рідкої гнійної маси визначають за формулою:
, (2) де ρ с.гн– густина сухого гною, розподіленого в гнійній масі.
3) Розрахунковий об'єм біогазогенератора (метантенку) при разовій заправці реактора визначають за формулою
, (3)де tг – час перебування чергової порції гнійної маси в генераторі
(від 8 до 20 діб)
Розрахунковий об'єм біогазогенератора при безперервній технології виробництва біогазу дорівнює
4) Добову продуктивність БГУ визначають за рівнянням
, (4)де C1 – вихід біогазу з 1 кг сухої маси (від 0,2 до 0,4 м3/кг в залежності від виду тварин: для свиней більше, для корів менше);
m с.гн - кількість сухого гною в реакторі, кг.
5) Розрахункову теплоту згоряння біогазу визначають за формулою:
, (5)де Hм – питома теплота згоряння метану, 28 МДж/м3;
fм – частка метану в біогазі, fм = 0,6…0,8.
6) Еквівалент бензину визначають за формулою:
, (6)де Eо = 45 МДж/кг – теплотворність бензину;
ρб = 0,7 кг/л - густина бензину.
Робота, що затрачується на стиснення газу, визначають як
А= PV, (7)
де Р і V відповідно тиск і об'єм газу, що стискується.
7) Необхідна кількість теплоти для підігрівання біомаси в холодний час до оптимальної температури (30-35 оС) визначається за рівнянням:
, (8)де mгн - маса гнійної маси в реакторі, кг;
C2 - питома теплоємність гнійної маси води (приймаємо C2=4,19 кДж/кгּоС);
t o и t 1- - відповідно оптимальна і фактична температура гною, що поступає.
mгн= Vгнּρгн, (9)
де Vгн – об’єм гнійної маси в реакторі;
ρгн- густина гнійної маси (можна прийняти ρгн =1000 кг/м3).
8. Необхідна потужність нагрівача для повільного розігрівання реактора:
, (10)де t - тривалість розігріву, год., приймають декілька годин, залежно від маси гною, щоб не зірвати процесу бродіння.