Расчет гелиоводонагревательной и биоэнергетической установок для фермерского хозяйства

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Постоянный рост потребления энергии, а также необходимость защиты окружающей среды от вредных выбросов и "теплового загрязнения", уже сегодня перед человечеством стоит вопрос о правильном и целесообразном расходовании топливных запасов земли и поиска новых источников энергии, которые должны быть не только достаточно мощными, но и достаточно "чистыми".

К числу устройств, где использование энергии Солнца может быть наиболее эффектным, относятся системы солнечного горячего водоснабжения. Получение потребителем воды с заданной температурой - основной показатель нормальной работы систем горячего водоснабжения. Одним из явлений, ухудшающих комфортность пользования гелиосистемами горячего водоснабжения, является колебание температуры отбираемой воды, связанные с изменением интенсивности солнечной радиации в течение дня.

Расширение масштабов использования энергии солнца для целей горячего водоснабжения сдерживается в основном из-за сравнительно высоких удельных капиталовложений в сооружение гелиосистем по сравнению с системами, работающими от традиционных источников. Причиной этого является традиционный подход при разработке и создании систем солнечного горячего водоснабжения, который не предусматривает применения процессов саморегулирования для упрощения и повышения надёжности работы систем солнечного горячего водоснабжения в условиях нестационарного поступления солнечной радиации. Поэтому разработка саморегулирующихся систем солнечного горячего водоснабжения является актуальной задачей.

1. Общие сведения о системах преобразования солнечной энергии

Системы солнечного теплоснабжения (ССТ) становятся все более популярными во многих странах мира. Особенно впечатляют успехи солнечной теплоэнергетики в Европе, где ежегодный прирост оборота отрасли в течение последних десяти лет составлял 11-12%.

Мировой опыт применения солнечных коллекторов показывает, что солнечные системы теплоснабжения могут быть эффективными и надежными для обеспечения горячего водоснабжения и отопления жилых и общественных зданий, подогрева воды в бассейнах и даже солнечного кондиционирования и опреснения воды.

Под солнечным теплоснабжением понимается использование солнечной энергии для обеспечения горячего водоснабжения и отопления в жилищно-коммунальной, бытовой или производственной сферах.

ССТ могут быть классифицированы по различным критериям:

а) по назначению: системы горячего водоснабжения (ГВС); системы отопления; комбинированные системы;

б) по виду используемого теплоносителя: жидкостные; воздушные;

в) по продолжительности работы: круглогодичные; сезонные;

г) по техническому решению схемы: одноконтурные; двухконтурные; многоконтурные.

Вне зависимости от варианта исполнения системы в мировой практике наиболее часто применяется градация систем по их производительности, которая определяет принципиальную схему и вариант конструктивного исполнения системы.

Общей для систем солнечного теплоснабжения всех типов является проблема переменного поступления солнечной энергии. Однако и в этом отношении СВН часто имеют ряд преимуществ перед солнечными отопительными системами, т.к. к режиму приготовления горячей воды предъявляются требования менее жесткие, чем к системе отопления потому, что есть значительная разница в продолжительный бессолнечный период между отложенной стиркой или принятием душа и разрывом труб отопления, а если еще и согласиться с некоторыми неудобствами и неустойчивостью работы, то систему СВН конструктивно можно еще значительно упростить.

Для обеспечения постоянной нагрузки на горячее водоснабжение в системе необходимо предусмотреть установку вспомогательного нагревателя. Самым простым является обычный водонагреватель с автоматикой, который надежен и прост в обращении. Его задача -- устранение разницы между температурой воды, поступающей из солнечного нагревателя и постоянной температурой воды, задаваемой потребителем. Если солнечный водонагреватель полностью обеспечивает требуемую температуру, то вспомогательный подогреватель не включается. Поэтому управление такой системой проще, чем большинством отопительных систем.

Многие системы СВН не требуют дополнительных регуляторов, кроме термостата, поставляемого с обычным водонагревателем. Конечно, существуют системы СВН с особыми требованиями, но и с ними возникает меньше проблем, чем с системами солнечного отопления. Габариты СВН и капитальные затраты невелики, изделие сразу годно к эксплуатации. Все это делает их весьма привлекательными для установки.

Для того, чтобы наилучшим образом обеспечить нагрузки, необходимо в каждом конкретном случае применять наилучшую схему СВН, а это может потребовать ряда компромиссов. Например, одним из самых простых видов СВН является черный резиновый шланг, обогреваемый солнечными лучами. Регулируя скорость потока воды через него, можно получить струю горячей воды с постоянной температурой. Если эту воду использовать немедленно, то она будет практически бесплатна. Если же ее необходимо использовать вечером, то понадобится бак. При необходимости использования воды следующим утром к баку нужно будет добавить теплоизоляцию, чтобы вода не остыла за ночь. Если вода необходима в облачные дни, то понадобится увеличить размеры бака и толщину теплоизоляции. Для обеспечения бесперебойного снабжения горячей водой потребуется также и вспомогательный подогреватель.

Отсюда следует, что чем выше требования к СВН, тем более сложной и дорогостоящей становится система.

2. Основные компоненты в технологической схеме гелиоводонагревательной установки

Наиболее распространенной системой, применяемой сегодня для ГВС индивидуальных жилых зданий (коттеджей), является двухконтурная система с принудительной циркуляцией в коллекторном контуре теплоносителя антифриза.

Отбор нагретой воды из бака аккумулятора производится с верхней точки бака методом вытеснения, то есть путем подачи холодной воды из водопровода (или иного источника) под давлением в нижнюю часть бака.

Рис. 1

Установка солнечного горячего водоснабжения состоит из следующих компонентов:

1) Бак-аккумулятор (бойлер);

2) Бак расширительный;

3) Солнечный коллектор;

4) Циркуляционный трубопровод;

5) Воздушный клапан;

6) Насос.

Коллекторный контур системы является замкнутым и заполняется водой. Нетоксичность теплоносителя является обязательным требованием, которое дает возможность при создании схемы установки обойтись более простыми техническими решениями и избежать «правила двух стенок», разделяющих токсичный теплоноситель и питьевую воду.

3. Описание разработанной технологической схемы гелиоводонагревательной установки

Солнечная установка включает два контура циркуляции: теплоприемный контур, состоящий из солнечных коллекторов, циркуляционных насосов и теплообменников в баках-аккумуляторах ; контур горячего водоснабжения , состоящий из баков-аккумуляторов , циркуляционных насосов и насоса внутренней циркуляции.

Вода поступает из водопровода с помощью насоса, проходит через фильтр и счетчик учета потребления воды. Далее она уходит в теплоприемный контур и с помощью циркуляционных насосов поступает в солнечный коллектор. После уходит в скоростной водонагреватель. Регулятор температуры регулирует температуру в скоростном нагревателе. Далее насосы контура горячей воды подают её в аккумуляторы горячей воды, оттуда с помощью смесителя выводятся к потребителю. Если установка неисправна, то вода к потребителю поступает из резерва.

Основное оборудование установки соединено между собой трубопроводами с регулирующей арматурой. Установка оборудована системой автоматического регулирования, обеспечивающей начало циркуляции теплоносителя и прекращение ее при определенном уровне температур в баках-аккумуляхорах.

Функционирует установка следующим образом: теплоноситель теплопри- емного контура, нагреваясь в солнечных коллекторах, объединенных трубопроводами в две параллельные петли, направляется в теплообменники баков-аккумуляторов и далее в межтрубное пространство скоростных водонагревателей, оттуда к циркуляционным насосам теплоприемного контура, которые возвращают его в солнечные коллекторы.

Циркуляционный насос (основной или резервный), установленный на обратном трубопроводе установки, автоматически включается в работу при разогреве водопроводной воды в баках-аккумуляторах.

4. Расчет гелиоводонагревательной установки

Исходные данные к расчету гелиоводонагревательной установки:

Количество работников на ферме 3 чел.

Количество животных: дойные коровы - 118, телят - 96, нетелей - 12;

Данные по интенсивности солнечной радиации и температуре окружающего воздуха (П-1 в Приложениях).

Наличие резервного источника теплоты - есть

Период эксплуатации установки - с апреля по сентябрь, месяцы включительно.

1. Тепловая мощность системы ГВС

где:

- тепловая мощность системы ГВС жилых зданий фермы, Вт;

- количество работников на ферме, чел.;

- суточная норма расхода воды температурой +55°С, , принимается в границах 25 ;

- удельная теплоемкость воды, ;

- расчетная температура горячей воды, °С, принимается +55°С;

- расчетная температура холодной воды, °С, принимается +15°С.

где: - тепловая мощность системы ГВС на санитарно-гигиенические нужды, Вт;

- среднесуточный расход воды на 1 животное i-ой группы, кг;

- число животных i-ой группы на ферме, гол.

2. Расчет площади солнечных коллекторов

где:

- суточный массовый расход воды в системе ГВС, кг;

- промежуток времени, за который рассчитывается расход горячей воды, т. е. за сутки, с.



где:

- интенсивность падающего солнечного излучения для любого пространственного положения солнечного коллектора и каждого часа светового дня, Вт/м2;

- коэффициент положения солнечного коллектора для прямой радиации;

- коэффициент положения солнечного коллектора для рассеянной радиации;

где:

- угол падения СИ, принимается равным величине географической широты местности на которой располагается солнечный коллектор;

- интенсивность рассеянной солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность, Вт/м2;

- интенсивность прямой солнечной радиации, падающей на горизонтальную поверхность, Вт/м2.

Табл. 1

Результаты расчетов для каждого часа светового дня (Москва и МО)
Апрель	85,25	198,14	312,11	443,84	502,00	551,04	538,94	487,24	405,34	3523,88
Май	173,73	295,76	412,44	505,70	600,58	633,78	620,48	554,93	495,03	4292,41
Июнь	205,46	325,77	447,55	545,95	607,36	607,36	626,94	587,78	503,68	4457,82
Июль	199,56	321,99	447,22	547,35	618,23	637,12	639,63	596,86	525,41	4533,36
Август	151,12	285,55	415,73	536,16	627,22	657,51	656,65	598,80	507,74	4436,47
Сентябрь	73,33	207,96	351,29	471,11	509,86	600,69	586,94	519,53	447,03	3767,74

где:

- КПД солнечной установки;

- приведенная оптическая характеристика коллектора, для одностекольных коллекторов =0,73, для двухстекольных =0,63;

- приведенный коэффициент теплопотерь солнечного коллектора, , =8 для одностекольных коллекторов, =5 для двухстекольных коллекторов;

, - температуры теплоносителя соответственно на входе и выходе из солнечного коллектора, °С, для двух- и трехконтурных установок принимается , ;

- средняя дневная температура наружного воздуха, °С.

где: - площадь поглощающей поверхности солнечных коллекторов при наличии резервного источника теплоты, м2.

Согласно полученным условиям, выбираем солнечный коллектор модели СР-II-30 производства компании ООО ПК «АНДИ Групп». Для получения рассчитанной мощности применяем коллекторы типа СР-II-24-210 в количестве 4 штук.

Рис. 2

солнечный коллекторный теплоноситель антифриз

Табл. 2

Технические характеристики солнечного коллектора:
Кол-во трубок, шт.	Площадь поглощения, м2	Объем бака, л	Объем воды в системе, л	Масса, кг	Габаритно-присоединительные размеры, мм	Объем, м3
24	3,17	210	210	139	2350Ч2050Ч1600	0,98

3. Расчет объема аккумулятора теплоты и количества вырабатываемой гелиоустановкой энергии

где:

- объем бака-аккумулятора теплоты, .

где:

- количество выработанной гелиоустановкой энергии (в период эксплуатации), МДж;

- суммарное количество солнечной радиации (прямой и рассеянной), падающей на поверхность солнечного коллектора в период эксплуатации.

где:

- суммарное количество солнечной радиации, падающей на поверхность солнечного коллектора (определяется для каждого месяца);

, - дневное количество соответственно прямой и рассеянной солнечной радиации, падающей на поверхность солнечного коллектора, МДж/м2;

- количество дней в конкретном месяце.

В свою очередь, дневное количество солнечной радиации (, ), определяется с учетом величин часовой суммы прямой и рассеянной солнечной радиации (, ), для периода времени с 8 до 16 часов дня по формулам:

где:

, - часовые суммы прямой и рассеянной солнечной радиации на горизонтальную поверхность, (Вт•ч)/м2;

- переводной коэффициент (Вт•ч)/м2 в МДж/м2.

Табл. 3

Результаты расчетов интенсивности солнечной радиации
Месяц года	Дневная сума радиации, Мдж/м2	Сумма , МДж/м2	Кол-во дней в месяце ()	Месячная сумма радиации , МДж/м2
Апрель	7,86	5,13	12,99	30	389,772
Май	10,90	6,48	17,38	31	538,6932
Июнь	12,52	6,23	18,75	30	562,572
Июль	13,02	5,68	18,70	31	579,762
Август	11,70	4,99	16,68	31	517,1544
Сентябрь	8,23	4,16	12,39	30	371,736
Суммарное количество солнечной радиации , МДж	2 959,7
Количество выработанной гелиоустановкой энергии (в период эксплуатации)	18 225,24

4. Оценка эффективности установки по энергетическим затратам

где:

- затраченное на создание установки количество энергии, МДж;

- удельные энергетические затраты на 1 м2 площади гелиоустановки, МДж/м2;

где:

- эффективность энергозатрат.



где:

- количество сэкономленного за год условного топлива благодаря использованию солнечной энергии;

где: - теплота сгорания условного топлива, МДж/кг

5. Общие сведения об использовании биомассы в качестве источника энергии и технологии получения биогаза из отходов сельскохозяйственного производства

Процесс биометаногенеза осуществляется в герметически закрытой емкости - метантенке, в которой создаются оптимальные условия для жизнедеятельности метанобразующих бактерий.

Метантенк, таким образом, составляет основу любой БЭУ по производству биогаза, а общее устройство и принцип работы всех биогазовых систем одинаков.

После подготовки сырья, заключающейся в доведении его до нужной кондиции по влажности и фракционному составу в специальной емкости, оно подается в метантенк (рисунок 3), где создаются условия для оптимизации анаэробного процесса сбраживания, посредством подогревающего и перемешивающего устройств метантенка.

В наиболее совершенных установках предусматриваются также средства контроля и автоматизации процесса сбраживания в метантенке.

Рис. 3 - Общее устройство биогазовой системы

С точки зрения статической прочности и для биогазовыделения предпочтительны метантенки яйцеобразной геометрической формы (рисунок 4а), однако высокая стоимость изготовления таких резервуаров ограничивает их применение. Поэтому из-за относительно простой технологии изготовления в сельском хозяйстве наиболее широко применяются стальные и пластиковые конструкции цилиндрической формы (рисунок 4б).

Рис. 4 - Варианты конструктивного выполнения метантенка: 1 - герметичный резервуар; 2 - плавающая корка; 3,4 - вход и выход сбраживаемой биомассы; 5 - водяная рубашка метантенка; 6 - тепловая изоляция; 7, 8 - вход и выход теплоносителя; 9,10 - вал и лопасти мешалки; 11- привод механической мешалки; 12 - ветряное колесо

Для достижения и поддержания необходимого температурного режима сбраживания в метантенке предусматривают подогревающее устройство в различных конструктивных исполнениях, учитывая, что температура теплоносителя непосредственно соприкасающейся со сбраживаемой биомассой не превышала 60...70°С. Более высокая температура повышает риск налипания взвешенных частиц на поверхности теплообменника.

Перемешивание с целью разрушения плавающей корки и равномерного распределения температуры без расслаивания биомассы в процессе сбраживания в метантенке небольшой вместимости могут обеспечить механические мешалки с ручным 11 или ветряным 12 приводом (рисунок 4б). Конструктивно они представляют собой установленный параллельно центральной оси цилиндрической емкости вал 4, на котором закреплены лопасти 2.

Таким образом, простейшая биоэнергетическая установка (БЭУ) для получения биогаза состоит из следующих элементов (рисунок 5): камеры сбраживания (реактора, метантенка), нагревательного устройства (теплообменника), устройства для перемешивания и газгольдера.

Рис. 5 - Основные компоненты биоэнергетической установки: 1 - биореактор с водяной рубашкой; 2 - газгольдер; 3 - нагревательное устройство с теплообменником; 4 - перемешивающее устройство; 5 - узел очистки биогаза

К настоящему времени разработаны и используются различные БЭУ по производству биогаза путем анаэробной переработки отходов сельского хозяйства, которые классифицируются в зависимости от их отличительных признаков.

На рисунке 6 представлена классификация применяемых в сельскохозяйственном производстве типичных БЭУ с учетом производительности и видов источника энергии для обеспечения необходимого температурного режима сбраживания биомассы в метантенке.

По литературным данным БЭУ, интенсивность работы которых колеблется в пределах 0,3... 1,0 м3 биогаза с единицы объема камеры сбраживания в сутки, считаются низкопроизводительными, а выше - соответственно высоко-производительными установками. При этом подразумевается, что создаваемая для применения в наших условиях БЭУ должна быть как можно более высокоэффективной по выработке биогаза. С этой точки зрения предпочтительны установки с непрерывным (квазинепрерывным) режимом сбраживания, которые по сравнению с циклическим режимом сбраживания дают более равномерное производство биогаза, за счет загрузки в реактор небольших порций свежего сырья через короткие отрезки времени (например, ежесуточно), удаляя соответствующий объем сброженного шлама.

Рис. 6 - Классификация БЭУ для переработки отходов сельского хозяйства

Расчету биоэнергетической установки должен предшествовать выбор технологии и конструктивного исполнения, т.е., прежде всего, нужно определить и обосновать:

· температуру сбраживания (мезофильный или термофильный процесс);

· продолжительность сбраживания;

· режим заполнения метантенка;

· систему теплоснабжения метантенка;

· систему сбора биогаза;

· технологию загрузки биомассы и разгрузки сброженного шлама.

Например, если выбран мезофильный режим сбраживания, то это определяет необходимость поддерживания температуры в метантенке около +35 °С. Продолжительность процесса составляет 15 сут. Загрузка биомассы непрерывная, с ежедневной заменой 1/15 части метантенка.

Метантенк может быть изготовлен из металла или бетона. Форма метантенка - цилиндр, покрытый сверху и снизу срезанными конусами. С целью минимизации теплопотерь от метантенка в окружающую среду его теплоизолируют слоем шлакобетона (0,3 м), шлаковой засыпкой (0,5 м), земляным валом (1 м), температура в метантенке поддерживается водяным теплообменником. Перемешивание биомассы в метантенке - механическое с ручным или электроприводом.

6. Описание разработанной технологической схемы биогазовой установки

Навоз загружается в приемник навоза. От туда с помощью фекального насоса он поступает в бункер загрузки, а оттуда в метантенк. Уровень биомассы в метантенке регулируется с помощью гидрозатвора. С помощью водонагревательно котла нагревают воду и через теплообменник в метантенке нагревают биомассу. Биогаз, образующийся в процессе поступает в компрессор через водяной затвор. Давление в компресоре регулируется с помощью монометра. Далее часть биогаз поступает в газгольдер, а другая часть обратно в метантенк и с помощью газовой мешалки размешивает биомассу в метантенке, тем самым не дает образоваться твердой корки и поддерживает биомассу в однородном состоянии. Использованную биомассу сливаю в харнилище биоудобрений или в транспорт с помощью специальных сливов из метантенка. Перемешивание сбраживаемого навоза в метантанке до получения необходимого количества биогаза может осуществляется механическими мешалками.

На выходе реактора имеем два продукта: биогаз и биоудобрения (компостированный и жидкий субстрат).Биогаз сохраняется в емкости для хранения газа - газгольдере. Из газгольдера идет непрерывная подача биогаза в газовый или дизель-газовый теплоэлектрогенератор. Жидкие биоудобрения отделяются от твердых с помощью сепаратора и сохраняются в емкости для хранения биоудобрения. Твердые удобрения хранятся на специальном участке. Из емкости хранения жидких удобрений насосами масса перекачивается в бочки-прицепы и вывозится на свои поля или на продажу.

7. Расчет биоэнергетической установки

Исходные данные к расчету биоэнергетической установки:

Влажность сбраживаемой биомассы - 91%

Температура сбраживания - 35 0С

Продолжительность сбраживания - 17 суток

Прототип применяемого метантенка (П-2 в Приложениях)

1. Расчет объема метантенка биоэнергетической установки

где:

- суточный выход биомассы для сбраживания в метантенке;

- коэффициент, учитывающий подстилку и остатки корма (=1,3...1,6);

- количество животных i-ой группы;

- суточный выход навоза от 1-го животного i-ой группы.

2. Требуемый объем метантенка установки

где:

- коэффициент объемного расширения биомассы; значения зависят от содержания сухого вещества в биомассе ;

- влажность биомассы, загружаемой в метантенк, %

- плотность сбраживаемой биомассы ().

Рис. 7

Так как создание метантенка с полученным объемом довольно затратное мероприятие, то было принято решение выбрать большее количество метантенков с меньшим объемом, аналогично прототипу из Приложения 2 (Исходные данные).

Выбираем 10 метантенков по 25 м3.

3. Объем загружаемой в метантенк биомассы

где:

- коэффициент заполнения метантенка ().

4. Расчет тепловой нагрузки метантенка установки

где:

- количество теплоты, необходимое для нагрева полного объема биомассы в метантенке до температуры выбранного режима сбраживания, Дж;

- теплоемкость биомассы ();

- температура сбраживания;

- исходная температура загруженной в метантенк биомассы. зависит от способа загрузки биомассы в метантенк. Если биомасса поступает непосредственно из фермы, то ее температура такая же, как в помещении. Если биомассу для сбраживания берут из хранилища, то ее температура равна температуре воздуха окружающей среды. В этой работе автор принял решение осуществлять загрузку биомассы непосредственно из фермы.

5. Теплопотери метантенка через непрозрачные ограждающие поверхности

где:

- коэффициент теплопередачи от сбраживаемой биомассы к окружающей среде, Вт/(м2·К);

- площадь наружной поверхности метантенка, м2;

- температура окружающей среды, °С;

- промежуток времени (сутки) за который рассчитываются теплопотери ().

- сопротивление тепловосприятию ;

- сопротивление теплоотдаче ;

- толщина i-го слоя элемента ограждения (стенки и слоев теплоизоляционного материала), м;

- коэффициент теплопроводности для i-го слоя элемента ограждения, Вт/(м·К).

Рис. 8

Учитывая важность изоляции метантенка от внешних температурных воздействий, автор предлагает следующую структуру стенки метантенка:

Табл. 4

Структура стенки метантенка
Наименование материала	Толщина материала (), м	Коэффициент теплопроводности материала (), Вт/(м·К)
Сталь (марка 20ХГС2)	0,01	58
Минеральное волокно с битумным связующим	0,3	0,091
Вермикулит сыпучий (ГОСТ 12865-67)	0,55	0,076
Торф	1,1	1,5

Площадь поверхности метантенка имеет цилиндрическую форму. Значение диаметра метантенка при условии, что его высота равна его диаметру:



Площадь поверхности метантенка равна сумме его боковой поверхности и двух оснований:

6. Количество теплопотерь, связанных с выделением биогаза

где:

- суточный объем выделившегося биогаза, м3;

- объемная теплоемкость биогаза, ;

- температура биогаза на выходе из метантенка, .

- интенсивность газовыделения, м3/кг.

где:

- объемная доля i-го компонента в составе биогаза, д. е.;

- объемная теплоемкость i-го компонента в составе биогаза, Дж/(м3·°С).

Табл. 5

Теплоемкость компонентов биогаза
Наименование компонента	Объемная теплоемкость, Дж/(м3·°С)
Метан (CH4)	3 340
Сероводород (H2S)	1 470
Водород (H2)	14 260
Углекислый газ (СО2)	1 229
Соединения с аминогруппой (NH2)	2 240

7. Объем газгольдера с учетом накопления биогаза в течение 8 часов

8. Количество теплоты, необходимое для нагрева суточной дозы загрузки биомассы до температуры сбраживания

9. Количество потерь теплоты с удаляемой дозой суточной выгрузки сброженного субстрата

10. Суточный расход энергии на механическое перемешивание перемешивание сбраживаемой биомассы в метантенке

где:

- удельный расход энергии на работу мешалки ().

11. Предполагая, что первоначальный нагрев биомассы будет осуществлен в течение суток, потребное количество энергии на первоначальный период нагрева полного объема биомассы в метантенка составляет

12. Потребное количество энергии для периода циклического режима сбраживания за промежуток времени фсбр составляет

13. Потребное количество энергии для периода установившегося стационарного непрерывного режима сбраживания за год составляет

где:

- число суток в году;

- время, отводимое на профилактическое техническое обслуживание и ремонт установки.

14. Общее потребное количество энергии на работу БЭУ за год рассчитывается по формуле

Подразумевается, что биоэнергетическая установка вырабатывает биогаз на протяжении 350 дней. На профилактический ремонт установки выделяется 15 суток.

15. Потенциальная энергия биогаза Qбг, вырабатываемого установкой за год определяется по формуле

где:

- теплота сгорания биогаза, Дж/м3 (=22...25 МДж/м3).

16. Энергия биогаза Qсоб, требуемая для компенсации собственных энергетических потребностей установки за год определяется по формуле:

где:

- КПД топочно-грелочного устройства (=0,65).

17. Количество производимого установкой товарного биогаза за один год (Vтов, м3) рассчитывается по формуле



18. Энергетический эффект от БЭУ

19. Годовая величина сэкономленных традиционных топливно-энергетических ресурсов (Bтрад, кг условного топлива)

- теплота сгорания условного топлива, МДж/кг

20. Экономия энергии за счет полученных экологически чистых удобрений в виде сброженного субстрата

где:

- удельные энергетические затраты на производство 1 м3 жидких удобрений, МДж/м3 (=400 МДж/м3).

Заключение

Системы солнечного горячего водоснабжения становятся все более популярными во многих странах мира. Мировой опыт применения солнечных коллекторов показывает, что солнечные системы теплоснабжения могут быть эффективными и надежными для обеспечения горячего водоснабжения.

Правильный выбор принципиальных схем систем солнечного горячего водоснабжения во многом определяет экономическую целесообразность использования солнечной энергии. В южных районах России , климат которых наиболее благоприятен, из общего количества тепла, расходуемого жилищно-коммунальным сектором, 50-70% расходуется на горячее водоснабжение.

Получение потребителем воды с заданной температурой - основной показатель нормальной работы систем горячего водоснабжения. Одним из явлений, ухудшающих комфортность пользования гелиосистемами горячего водоснабжения, является колебание температуры отбираемой воды, связанные с изменением интенсивности солнечной радиации в течение дня.

Литература

1. Тарнижевский Б.В. Оценка эффективности применения солнечного теплоснабжения в России. «Теплоэнергетика» № 5, 1996. - С. 15-18.

2. ВСН-52-86. Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования.

3. Осмонов О.М. Расчет гелионагревательной установки для ГВС. - М.: ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева, 2016. - 25 С.

4. Осмонов О.М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Учебное пособие. - М.: ФГБОУ ВПО МГАУ, 2012. - 48 С.

5. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов В.И. Виссарионов и др.; под ред. В.И. Виссарионова. - М.: Изд-во МЭИ, 2008. - 312 С.

6. П-2.08-2006. Перечень типовой проектной документации сельскохозяйственных предприятий, зданий и сооружений. // АО «ЦИТП им. Г.К.Орджоникидзе»: http://oaocpp.ru/

7. Подлипнова К.Е., Никитин М.Н. Численное исследование теплообмена с оребренной поверхностью. Труды Академэнерго. 2016, №4 С. 42-49

8. Растимешин С.А., Долгов И.Ю., Тихомиров Д.А., Фильков М.Н. Основные направления развития систем теплоэнергоснабжения сельскохозяйственного производства. Вестник ВИЭСХ. 2012, №8(3) С. 25-29

9. Трунов С.С. Пути совершенствования систем отопления и вентиляции животноводческих помещений. Труды международной научно-технической конференции энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. 2012, №3 С. 220-224

10. Кирсанов В.В., Мурсидзе Д.Н., Некрашевич В.Ф., Шевцов В.В., Филонов Р.Ф. Механизация и технология животноводства: Учебник. - М.: ИНФРА-М, 2013 С. 390-399

11. Киреева Э.А., Шерстнев С.Н. Полный справочник по электрооборудованию и электротехнике (с примерами расчетов). - М.: КНОРУС, 2013 С. 142-149

12. Рудобашта С.П. Теплотехника. - М.: КолосС, 2010 С. 395-412

13. Захаров А.А. Применение тепла в сельском хозяйстве. - М.: Колос, 1980 С. 72-77

14. Амерханов Р.А., Драганов Б.Х. Проектирование систем теплоснабжения сельского хозяйства: Учебник для студентов вузов по агроинженерным специальностям. /Под ред. д.т.н., проф. Б.Х. Драганова. - Краснодар, 2001. - 200 с.

15. Баадер В., Доне Е., Бренндерфер М. Биогаз: теория и практика. - М., Колос, 1982. - 148 с.

16. Биоэнергетика: мировой опыт и и прогноз развития: Научно-аналитический обзор. - М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2007. -- 204 с.

17. Прищеп Л.Г., Якименко А.П. и др. Проектирование комплексной электрификации. - М., Колос, 1983. - 271 с.

Размещено на Allbest.ru