Решение практических задач по расчету биогазогенератора

РАСЧЕТ БИОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Практическое занятие № 7

Цель: ознакомиться с основными биоэнергетическими установками для получения биотоплива; ознакомиться с методикой расчета биогазогенератора

Продолжительность занятия – 2 часа

Ход работы:

1. На основании теоретической части работы ознакомится с основными биоэнергетическими установками для получения биотоплива.

2. В соответствии с индивидуальным заданием решить практическую задачу.

3. Выполнить тестовые задания, позволяющие подытожить знания об основных понятиях курса «Альтернативные источники энергии».

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Одной из наиболее перспективных тем в области развития альтернативных источников энергии является изучение потенциала биоэнергетики, то есть получение энергии из органических материалов.

Главное преимущество этого вида альтернативных источников энергии – это большое разнообразие сырья и объектов его практического применения. Ведь растительный мир планеты чрезвычайно разнообразен и в качестве топлива можно использовать многие виды растений. Кроме того, существует возможность создания экологически чистых видов горючего. Разработка и производство биотоплива также поможет решить проблему мусора, который может приносить энергию, являясь сырьём.

Биото́пливо — это топливо из биологического сырья, получаемое, как правило, в результате переработки стеблей сахарного тростника или семян рапса, кукурузы, сои. Существуют также проекты разной степени проработанности, направленные на получение биотоплива из целлюлозы и различного типа органических отходов.

Существуют различные классификации биологических топлив. Наиболее общей из них является классификация по консистенции, согласно которой биотопливо подразделяется на:

- жидкое (для двигателей внутреннего сгорания, например, этанол, метанол, биодизель),

- твёрдое (дрова, солома),

- газообразное (биогаз, водород).

2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Задача 1. Определить объем биогазогенератора V_б и суточный выход биогаза V_г в установке, утилизирующей навоз от п коров, а также обеспечиваемую ею тепловую мощность N (Вт). Время цикла сбраживания τ = 14 сут при температуре t = 25° С; подача сухого сбраживаемого материала от одного животного идет со скоростью W = 2 кг/сут; выход биогаза из сухой массы ν _г= 0,24 м³ /кг. Содержание метана в биогазе составляет 70 %. КПД горелочного устройства η. Плотность сухого материала, распределенного в массе биогазогенератора, р _сух ≈50 кг/м^г. Теплота сгорания метана при нормальных физических условиях Q_н^р =28 МДж/м³.

Задача 1 посвящена проблеме использования биотоплива для преобразования его энергии в тепловую или электрическую в сельскохозяйственных предприятиях и на фермах. Одним из видов биотоплива являются отходы жизнедеятельности животных (навоз), при переработке которых (сбраживание) в биогазогенераторах можно получать биогаз, в состав которого (70 % по объему) входит метан; теплота сгорания метана при НФУ Q_н^p =28 МДж/м³. Время полного сбраживания субстрата, состоящего из воды, навоза и ферментов, в зависимости от температуры изме­нятся от 8 до 30 сут. Плотность сухого материала в субстрате составляет р_сух ≈50 кг/m³. Выход биогаза от I кг сухого материала в сутки составляет примерно ν_г =0,2 ÷ 0,4 м³/кг. Скорость подачи сухого сбраживаемого материала в биогазогенератор (метантенк) W зависит от вида животных и их количества на ферме.

Если обозначить через т₀ (кг/сут) подачу сухого сбраживаемого материала, то суточный объем жидкой массы, поступающей в биогазогенерагор (м³/сут) можно определить по формуле:

V_сут=m₀/ρ_сух

Объем биогазогенератора, необходимого для фермы (м³):

V_б=τ·V_сут

Суточный выход биогаза:

V_г=m₀·ν _г

Тепловая мощность устройства, использующего биогаз (МДж/сут) или (Вт),

N=η·Q_н^р·V_г·ƒ_м

где f_м - объемная доля метана в биогазе;

η - КПД горелочного устройства (≈ 60%).

Величины и единицы их измерения	Варианты заданий
n
η	0,7	0,7	0,68	0,68	0,66	0,66	0,64	0,62	0,6	0,6

2.2. Тестовые задания выдаются преподавателем индивидуально. Примеры тестовых заданий представлены ниже.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Дата добавления: 2014-11-29