авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 |

РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ СБРАЖИВАНИЯ НАВОЗА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНДУКЦИОННОГО

-- [ Страница 2 ] --

где - коэффициент теплопередачи от более теплой зоны к холодной зоне метантенка (вследствие значительных размеров диаметров всех трех поверхностей метантенка, значение коэффициентов теплопередачи с достаточной степенью точности можно определить для случая плоской поверхности), который определяем следующим выражением

(3)

где - коэффициент теплоотдачи от более горячей биомассы в зоне I к теплопередающей поверхности, Вт/(м20С); - коэффициент теплоотдачи от поверхности к нагреваемой биомассе в зоне II, Вт/(м20С); - толщина стенки, м; - теплопроводность материала стенки, (Вт/м·0C); и - средние температуры горячей и нагреваемой биомасс, 0С; - площадь поверхности отделяющая зоны, м2.

Полное количество теплоты, генерируемой индуктором для нагрева биомассы во всех зонах метантенка с учетом потерь теплоты в окружающую среду, с уходящими субстратом и биогазом определится:

(4)

Количество теплоты, необходимое для нагрева биомассы в каждой из зон метантенка можно определить из уравнений теплового баланса зоны:

для третьей зоны ; (5)

для второй зоны ; (6)

для первой зоны (7)

потери теплоты в окружающую среду , (8)

где - коэффициент теплопередачи от биомассы III зоны в окружающую среду; - средняя температура окружающей среды вокруг метантенка, 0С; - площадь внешней поверхности метантенка, м2; - удельная теплоемкость субстрата в зоне, Дж/(кг·К); – массовый расход субстрата в зоне, кг/с.

Количество теплоты, теряемой с отходами производства – субстратом и уходящим из установки биогазом можно определить из следующих уравнений:

, (9)

– массовый расход выгружаемого субстрата, кг/с; – удельная теплоемкость субстрата, Дж/(кг·К); – температура выгружаемого субстрата из термофильной зоны, 0С.

, (10)

– массовый расход получаемого газа, кг/с; – удельная теплоемкость уходящего биогаза, Дж/(кг·К); – температура уходящего биогаза, 0С.

Поверхность нагрева между зонами определим по формуле:

(11)

Также определяем поверхность индуктора, чтобы она была достаточной для обеспечения величины теплоты.

Площадь индуктора будет определяться:

(12)

где – температура поверхности индуктора, 0С.

Распределение температуры от поверхности индуктора до окружающей среды и схемы движения биомассы, и направления тепловых потоков представлено на рисунке 4.

  График распределения-58

Рисунок 4 – График распределения температуры от поверхности индуктора до окружающей среды и схемы движения биомассы, и направления тепловых потоков

Определив полную теплоту расходуемую на обогрев метантенка, можно рассчитать мощность индуктора, которая будет обеспечивать необходимый температурный режим для непрерывной работы установки.

Нагрев субстрата осуществляем конвективно-индукционным нагревателем со следующими параметрами.

Частоту тока принимаем 50 Гц, так как ряд особенностей заставляет выделить эту отдельно, хотя основные закономерности и методы расчета те же, что и на средних частотах. Главным преимуществом использования частоты 50 Гц являются то, что происходит снижение расхода энергии и капитальных затрат в связи с отсутствием преобразователя частоты.

Условием правильного выбора частоты при нагреве различных материалов является:

(13)

где D - диаметр нагреваемого тела, м; zа - глубина проникновения тока в нагревательный элемент, м.

Подставив численные значения, получим:

Проверка показала, что применение частоты 50 Гц более целесообразно для конвективно - индукционого нагрева метантенка.

Далее определяем электрические параметры индуктора. Задача расчета - определить напряжение на индукторе UH, ток индуктора IН, число витков индуктора W, коэффициент мощности cosн, коэффициент полезного действия и, мощность, подводимую к индуктору PИ.

Напряжение на индукторе:

(14)

где IН - ток индуктора, А; ZН - полное сопротивление индуктора с числом витков W, Ом.

Ток индуктора:

(15)

где - ток в одновитковом индукторе, А.

Число витков индуктора:

(16)

где UИ – заданное напряжение на индукторе, В; - напряжение на индуктирующем проводе одновиткового индуктора, В.

Электрический КПД индуктора:

(17)

где rН- активное сопротивление нагруженного индуктора, Ом; r1- активное сопротивление пустого индуктора, Ом.

Коэффициент мощности:

(18)

Мощность, подводимая к индуктору:

(19)

где РП - средняя полезная мощность за время нагрева, Вт; И - электрический КПД индуктора.

Расчет выполняем на примере условного одновиткового индуктора. В конце расчета определяем количество витков W к требуемой расчетной конструктивной поверхности индуктора и пересчитываем параметры индуктора на это количество витков.

Для расчета энергоемкости всей установки разработали математическую модель. Для этого схему физической модели установки метанового сбраживания (рисунок 3), изображаем в виде формализованного изображения процесса энергопотребления и энергопроизводства на основе которого, разрабатываем математическую модель энергоемкости, как отдельных стадий работы метантенка, так и всей установки в целом.

В формализованном изображении (таблица 1) энергопотребления энергопроизводства, показаны энергоемкости зон метанового сбраживания и энергоемкость полученного биогаза и выгружаемого субстрата. Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо, чтобы система управления поддерживала в метантенке необходимые режимы, заданные технологическим процессом.

Предварительно биомасса получаемая животноводческими комплексами должна подготавливаться к сбраживанию, получая при этом энергоемкость q1.

Таблица 1- Формализованное изображение процесса энергопотребления и энергопроизводства

qi qij1 qij2 qij3 qij
Параллельно всему процессу Подготовка биомассы к сбраживанию q1
Биомасса (влажность 90…93%)   q2 Подвод электро-энергии Питание насоса Насос q21
Подвод электро-энергии
Загрузка  q3 Подвод электро-энергии Питание насоса Насос q31
Психрофильный режим, перемешивание биомассы  q4 Подвод электро-энергии Питание устрой-ства Перемешивающее устройство q41
Питание шкафа управления
Мезофильный режим, перемешивание биомассы  q5 Подвод электро-энергии Питание устрой-ства Перемешивающее устройство q51
Шкаф управления
Термофильный режим, перемешивание биомассы  q6 Подвод электро-энергии Питание нагрева Конвективно -индукционный нагрев Подвод электро- энергии q61 q62
Питание устройства
Система управления Выгрузка отработанной массы q7
Контроль качества биогаза Перемешивающее устройство
Биогаз / переработанная биомасса q8 Подвод электро-энергии Питание затвора Затвор q71


Pages:     | 1 || 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.