- •Введение
- •Обзор научно-исследовательских разработок
- •Методика выполнения исследований, анализ и обработка результатов
- •2.2 Методика проведения эксперимента
- •2.2.1 Описание эксперимента
- •Результаты эксперимента.
- •Описание математической модели массообмена процесса анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья и анализ полученных результатов
- •Выработка рекомендаций по результатам исследований
- •Расчетная часть
- •4.2.1Определение геометрических параметров аппарата
- •4.2.2 Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного внутреннего давления
- •4.2.3 Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного наружного давления
- •4.2.4Расчет рубашки при действии избыточного внутреннего давления
- •4.2.5 Расчет рубашки при действии избыточного наружного давления
- •4.2.6Расчет плоского круглого днища при действии избыточного внутреннего или избыточного наружного давления
- •Технико-экономические расчеты
Содержание
Введение
-
Обзор научно-исследовательских разработок
-
Методика выполнения исследований, анализ и обработка результатов
-
Описание технологической схемы процесса анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья
-
Методика проведения эксперимента
-
Описание эксперимента
-
Подбор рецептуры сырья
-
-
Результаты эксперимента
-
Описание математической модели массообмена процесса анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья и анализ полученных результатов
-
Выработка рекомендаций по результатам исследований
-
Расчетная часть
-
Расчет привода
-
Прочностной расчет реактора
-
Определение геометрических параметров аппарата
-
Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного внутреннего давления
-
Расчет цилиндрической обечайки при действии избыточного наружного давления
-
Расчет рубашки при действии избыточного внутреннего давления
-
Расчет рубашки при действии избыточного наружного давления
-
Расчет плоского круглого днища при действии избыточного внутреннего или избыточного наружного давления
-
Расчет плоской круглой крышки при действии избыточного внутреннего или избыточного наружного давления
-
-
-
Вопросы безопасности при выполнении НИР и реализации рекомендаций
-
Технико-экономические расчеты
Заключение |
Список использованных источников |
Приложение |
Введение
Рост выбросов парниковых газов, увеличение потребления воды, ее загрязнение, истощение земель и запасов природных энергоресурсов вынуждают искать новые источники энергии. Одним из них являются биогазовые технологии.
Биогаз получают путем анаэробного брожения биомассы.В качестве биомассы могут выступать свалочные отходы, отходы животноводства (навоз) и сельского хозяйства, отходы скотобоен, некоторые культуры, например, рапс. В результате брожения биомасса разлагается под воздействием гидролизных, кислотообразующих и метанобразующих бактерий. В состав газа входят 55-65% метана, 35-45% углекислого газа и около 1% водорода и сероводорода.
В нашей стране во многих населенных пунктах нет полного обеспечения природным газом. Биогазовые установки станут неплохим подспорьем в хозяйстве. К тому же сырьем для нее станет то, чего всегда в избытке: навоз, пищевые отходы, опавшая листва, сгнившее зерно, ботва и т.п., то, что обычно идет в компостную яму. Такая культура, как топинамбур, является отличным сырьем для биотоплива, а в нашей стране можно засевать им до 160 тыс. га площади. При производстве спирта как побочный продукт получают послеспиртовую барду, из которой можно производить и биогаз и добавки с витамином B12 для применения в животноводческой отрасли, повышающие ее продуктивность. Поэтому производство биогаза особенно эффективно в агропромышленных комплексах, где обеспечивается практически замкнутый технологический цикл.
Биогаз можно накапливать, перекачивать, излишки продавать.
Из 1 куб. м биогаза можно получить около 2 кВт электроэнергии. Тепло от сжигания газа можно тратить на обогрев помещений, содержание теплиц и скота в сельской местности, для работы рефрижераторов на предприятии. В переброженной массе минерализация составляет 60%, в обычном навозе — 40%. Такие сбалансированные удобрения повышают урожайность на 30-50%. Их, также как и избытки газа либо электричества, можно продавать [21].
В настоящее время в большинстве случаев отходы просто собираются для захоронения на полигонах, что ведет к отчуждению свободных территорий в пригородных районах и ограничивает использование городских территорий для строительства жилых зданий. Также совместное захоронение различных видов отходов может привести к образованию опасных соединений. Это прежде все связано как с отсутствием необходимой инфраструктуры, так и самих предприятий – переработчиков, которых по стране насчитывается всего порядка 400 единиц (389), из них: комплексов по переработке ТБО всего 243, комплексов по сортировке – 53, мусоросжигающих заводов – около 10.
В соответствие с «Основами государственной политики в области экологического развития Российской Федерации на период до 2030 года», утвержденными Президентом Российской Федерации 28.04.2012г. № Пр-1102, 10 основным направлениями обращения с отходами являются: предупреждение и сокращение образования отходов; развитие инфраструктуры их обезвреживания и поэтапное введение запрета на захоронение отходов, не прошедших сортировку и обработку в целях обеспечения экологической безопасности при хранении и захоронении.
Ранее на кафедре проводилась НИР, целью которой являлось изучение методов адаптации сырьевых комплексов к технологическим условиям переработки анаэробными бактериями, подбор рецептур обеспечивающих наибольшую эффективность процесса биосинтеза, а так же наиболее полная переработка органических отходов пищевых и кормовых производств с понижением их опасности для окружающей среды. Были получены экспериментальные данные по функционированию анаэробных систем обработки отходов, определены основные характеристики и параметры процессов при различных условиях, выявлены пути совершенствования систем и оптимального управления ими в условиях промышленного применения.
Целью данной НИР является изучение массообмена в процессе анаэробного сбраживания многокомпонентного органического сырья. Необходимо получить математическую и физическую модели массообмена, которые могли бы описать процессы, происходящие в биореакторе, помочь разработать универсальные рекомендации по ведению биоконвесии органического сырья в биотопливо при изменении различных параметров. Анализ этих процессов усложняется многокомпонентностью исходного сырья и его неоднородностью. Биомасса в конечном итоге представляет собой три фазы различной плотности: суспензия с высокой концентрацией твердых частиц, суспензия с низкой концентрацией твердых частиц и водно-маслянистая эмульсия, а так же зоны перехода. И, несмотря на то, что реактор оснащен перемешивающим устройством, «идеальное» перемешивание не является возможным.
Таким образом, для понимания физико-химической природы процесса необходимо построение математической модели массообмена. Для апробации ее корректности, необходимо повести физическое моделирование процесса анаэробного сбраживания.
Полученные результаты математического моделирования, позволят спрогнозировать процессы, протекающие в проектируемых производственных линиях по переработке органического сырья анаэробным методом сбраживания, подобрать оптимальные значения параметров, в большей мере влияющих на процесс, с целью интенсификации работы биореактора.