Прогнозування інтенсивності теплообміну в біогазовому виробництві

Abstract

Досліджено інтенсивність теплообміну між внутрішньою тонкостінною посудиною та дослідним рідинним середовищем. В якості дослідного рідинного середовища використовується: дистильований гліцерин, субстрат з діючої біогазової установки, курячий послід – вологістю W = 90 % свіжий, W = 90 % витриманий 5 діб, W = 90 % витриманий 13 діб. Запропоновано експериментальнорозрахунковий метод для визначення коефіцієнту тепловіддачі між внутрішньою тонкостінною посудиною та дослідним рідинним середовищем з використанням методу регулярного теплового режиму. Визначено основні проблеми методів визначення інтенсивності теплообміну в багатофазних та багатокомпонентних середовищах в харчовій промисловості та біогазовому виробництві. Методи прогнозування інтенсивності теплообміну в харчовій промисловості займає велике значення в теплоенергетичних розрахунках. Існуючі методи спростовують характеристики середовищ, що суттєво впливає на розрахунок їх теплофізичних властивостей. Харчові продукти в термічних процесах сублімації, випаровування, нагріву, кристалізації мають властивості твердих, рідких та газоподібних тіл, і переходять з одного агрегатного стану в інший, що вагомо впливає на зміну теплофізичних властивостей. Біогазові технології – багатотоннажне виробництво. В них застосовуються великі об’єми субстрату, теплофізичні властивості якого невідомі. На сучасному розвитку біогазових технологій виникають питання по термостабілізації процесу і прогнозуванню інтенсивності теплообміну. На виробництвах – велика увага приділяється питанню сталого температурного режиму в біореакторі. Під час експлуатації біогазової установки необхідно забезпечити стабільний температурний режим за умов різних температур навколишнього середовища.The intensity of the heat exchange between the internal thin-wall vessel and the experimental liquid medium has been studied. The mixture of the distilled glycerol, the substrate from the operating biogas plant, the fresh chicken manure with the moisture content of W = 90 %, chicken manure with the moisture content of W = 90 % aged for 5 days and the chicken manure with the moisture content of W = 90 % aged for 13 days was used as the experimental liquid medium. The experimental-calculative method was suggested to define the coefficient of the heat loss between the internal thin-wall vessel and the experimental liquid medium using the method of regular thermal mode. The main problems peculiar for the methods of the definition of the heat-exchange intensity in the multi-phase and multi-component media in the food industry and in the biogas production have been analyzed. The heat-exchange intensity prediction methods available for the food industry are of great importance for heat and power computations. These methods refute the characteristics of the media and it has a great effect on the computation of their thermal and physical properties. Food products subjected to the thermal processes of sublimation, evaporation, heating and crystallization have the properties of solid, liquid and gaseous bodies and transform from one aggregate state to another and it has a substantial effect on a change of their thermal and physical properties. Biogas technologies are used by the multi-tonnage production. These technologies use huge volumes of the substrate with unknown thermal and physical properties. Contemporary development of biogas technologies raises the problems relating to the thermal stabilization of the process and prediction of the heat-exchange intensity. The productions pay much attention to the problems of the stable temperature mode in the bioreactor. The operation of the biogas plant requires a stable temperature mode at different ambient temperatures.