Определение габаритов метантенка
ся:
= (2.1)
Объем определяем:
(2.2)
Определяем общую суточную массу исходного вещества:
(2.3)
Определяем массу сухого вещества в исходном сырье:
(2.4)
Определяем массу органического сухого вещества:
(2.5)
Определяем объем биогаза:
(2.6)
Определяем суточную массу субстрата:
(2.7)
Определим массу жидкости в субстрате:
(2.8)
Соответственно объем жидкости составит:
(2.9)
Определим объем навоза, поступаемого в сутки:
(2.10)
Определим суточную дозу субстрата:
(2.11)
Тогда рабочий объем метантенка:
(2.12)
=53,54 ,
С учетом объема газового буфера, полный объем реактора составит:
(2.12)
С учетом КПД объем метантенка составит:
(2.13)
Рассчитываем объем метантенка через удельные объемы биогаза:
(2.14)
=66,23
Принимаем 66,23
Объем метантенка принимаем V=68
Самым оптимальным будет вариант с занимаемой площадью 19,63 м2. Проведя расчеты, пришли к выводу, что при выбранном объеме получаются такие размеры: высота 4 м, а диаметр 5 м.Тогда Самым оптимальным будет вариант с занимаемой площадью 19,63 м2 ( формула 2.2)
Стенка реактора изготовлена из нержавеющей стали08Х18Н10, толщиной – 1 см. Утепляем ёмкость 5см слоем минеральной ваты («технониколь»). На вату наносим гидробаръер из «ютафола» (гидроизоляционной плёнки). Для утепления дна закладывается фундамент на 2 м (бетон). Сверху метантенк накрыт крышкой, изготовленной из нержавеющей стали08Х18Н10, толщиной – 1 см.
Тепловой расчет
Для поддержания постоянной температуры в данной установке используются обогрев горячей водой. В разные времена года количество подводимого тепла различно. Проведём тепловой расчёт для подбора мощности теплового котла, используя пиковые значения низких температур.
Рассмотрим процессы теплопередачи, протекающие в биогазогенераторной установке[2].
Подводимое тепло расходуется на подогрев сырья и восполнения потерь через стенки.
где – тепловой поток, поступающий в систему от нагревателя, Вт;
– тепловые потери через стенки метантенка, Вт;
– тепловые потери за счет нагрева исходной поступающей массы до температуры протекания процесса, Вт.
Тепловой поток передаваемый при конвективном теплообмене, определяется по формуле Ньютона:
где поверхность соприкосновения теплоносителя со стенкой метантенка, м2;
коэффициент теплопередачи данной ограждающей конструкции,
температуры теплоносителя и поверхности стенки, ̊ С.
Для однослойной стенки толщиной ,с коэффициентом теплопроводности и температурах на границах стенки и закон Фурье имеет вид:
где коэффициентом теплопроводности,
– толщина стенки, м;
Аналогичные записи можно получить и для двух-, трехслойной стенки, наиболее часто встречаемом случае с использованием теплоизоляции. Для трехслойного варианта:
где общее термическое сопротивление, равное сумме термических сопротивлений слоев .
Для теплового потока всей поверхности метантенка в этом случае можно записать:
При этом величина для цилиндрической стенки:
Поверхность теплообмена метантенка равна:
К этой поверхности необходимо прибавить величины, характерные для верхней и нижней части метантенка:
Следовательно, общая величина расчетной поверхности теплообмена равна:
Термическое сопротивление теплоизолированной стенки метантенка,
а) для стальной цилиндрической оболочки , =0,015м;
б) для слоя из минеральной ваты , =0,05м;
в) общее термическое сопротивление всех слоёв:
(2.23)
Величина теплового потока для пикового значения перепада температур между внутренней и наружной стенками и найденным общим термическим сопротивление слоев, определяется выражением.
Определяем тепловой поток, поступающий в систему от нагревателя:
Затраты теплоты на нагревание исходных материалов с 0 до 35С найдем, используя (2.10).
Определяем тепловые потери за счет нагрева исходной поступающей массы до температуры протекания процесса
где теплоемкость помета,
;
Таким образом в зимний период к метантенку необходимо подвести 13,804 кДж. Выбираем газовый котел мощностью 1,2 кВт.
РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|