Використання біогазу у побуті. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Використання біогазу у побуті. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

Коментарі до статті

У багатьох насамперед виникає питання узгодження існуючих потреб із обсягами установки. Так багато хто й пишуть: розмір будинку, скажімо, 5х6 м (або об'єм, наприклад, 150 м3), сім'я – 4 особи, треба обігріватися та кухню забезпечити; яких розмірів потрібна установка?

Наявний досвід свідчить, що в середньому на опалення будинку площею 40-50 м2 та чотириконфоркову плиту необхідно за годину 3,0-3,5 м3 біогазу. При обладнанні місцевої системи обігріву можна використовувати автоматичний опалювальний газовий водонагрівач АОГВ-11, 3-3-У, що широко застосовується.

Важливий фактор, що визначає інтенсивність газоутворення, – температура процесу. Не слід забувати, що у статті "Біогаз: і гріє, і варить" описаний досвід, що стосується країни з досить м'яким кліматом. Мабуть, для суворіших кліматичних умов підігрів потрібніший, можливо, навіть і в процесі, що встановився. А якщо підігрів передбачати, то є доцільним використовувати його як ефективний регулюючий фактор, за рахунок якого можна збільшити газоутворення в кілька разів. (Про ще один керуючий фактор - перемішування - скажімо далі.)

Тепер, зважаючи на спільний вплив названих факторів на потужність установки, можна дати деякі рекомендації.

При виборі розмірів ферментатора можна орієнтуватися варіанти, наведені у минулій публікації; з урахуванням суворішого клімату варто додати в установку нагрівальний елемент, наприклад, у вигляді змійовиків. Пробна експлуатація одразу дозволить виявити вплив нагріву на продуктивність пристрою. Для систематизації доведення робіт рекомендується завести зошит (не покладаючись на пам'ять) і записувати всі зміни - як введені, так і одержувані. Практика показує, що кожні 10° додаткового нагріву біомаси подвоюють вихід газу з 1 м3 ферментатора.

Ось деякі дані для тих, хто має намір зайнятися проектуванням установки. З 1 т сировини виходить 80-100 м2 газу. Його теплотворна здатність приблизно 5500-6000 ккал/м3. Для порівняння: побутовий газ не набагато калорійніший - лише 7000 ккал/м3.

Тепер про біологію процесу. Метанопродукуючі бактерії є в самій сировині. Культури їх розвиваються у ферментаторі до трьох тижнів, поки маса не почне виділяти газ. При використанні готової "закваски" з попередньої порції з ферментатора, що вже працює, термін початку вироблення газу скорочується приблизно до тижня.

Метанопродукуючі бактерії поділяються на три групи. Психофільні ефективно працюють у діапазоні +5...+20°. При подальшому підвищенні температури розвиваються мезофільні бактерії, їхній робочий діапазон +30...+42°. А за ще більш високої температури проявляється дія вже термофільних бактерій, які працюють у дуже вузькому діапазоні: +54...+56°.

Велика кількість питань відноситься до конструкції установки, насамперед - створення можливості періодичної дозаправки сировини та перемішування біомаси без розгерметизації дзвону. Насамперед слід сказати, що безперервне вироблення газу можна отримати шляхом дублювання установок. З двома ферментаторами при їх перезаправці вдається обійтися без ускладнення конструкції.

Тому майбутньому творцю установки для виробництва біогазу слід порівняти, стосовно своїх можливостей, три схеми: найпростіша з періодичною перезаправкою; спарені найпростіші, з послідовною перезаправкою; із спеціальним пристроєм, що забезпечує безперервну подачу газу.

Вибираючи третю схему, треба пам'ятати, що з роботи ферментатора потрібно як дозаправка сировиною, а й видалення відходів.

В останній схемі дозаправка сировини та видалення відходів не рівнозначні за періодичністю. Так, видалення відходів можна поєднувати із зупинкою процесу на чищення та ревізію системи. Що ж до дозаправки, то вона робиться частіше і здійснюється простіше: щодня знизу забирається 1/10 об'єму і зверху додається стільки ж свіжої біосировини.

Один з можливих шляхів дозаправки ферментатора без втрати газу заснований на так званому принципі судин, що сполучаються. Для цього поряд з ямою ферментатора влаштовується невелика заправна ємність, з'єднана з нею трубопроводом, розташованим нижче за рівень рідини (рис. 1). Трубопровід виготовляється зі шматка керамічної каналізаційної або азбоцементної труби, яка вмуровується в стінки ємностей. Така система сама по собі є рідинним затвором газу. Підвищити ефективність подачі концентрату можна за допомогою вставної лійки-бункера (рис. 1а). Проштовхувати гущу через трубопровід можна і найпростішим сітчастим поршнем. Одночасно він використовується і як заслінка, що перешкоджає самоперемішування біомаси між обома ємностями.

Використання біогазу в побуті
Рис. 1

Багато питань викликає необхідність періодичного перемішування біомаси. Як виконувати цю операцію без розгерметизації? Не всі знають про можливість її самоперемішування. Згадаймо ефект конвекції: його можна спостерігати в кімнаті, коли якась пушинка опиняється над батареєю опалення, пливе вгору, опускається біля протилежної стіни і знову захоплюється повітряним потоком батареї. Цей ефект теплової циркуляції середовища неважко отримати і в ферментаторі, якщо розмістити в нижній частині його підігрівальні труби (змійовик), змістивши їх до одного краю; конвекція забезпечить самоперемішування. У процесі газоутворення до цього додасться ефект підйому газових бульбашок в зоні, що знаходиться над підігрівачем.

Нескладно зробити і механічний перемішувач біомаси. Особливо доцільний він у місцевості з м'яким кліматом, де відпадає потреба у використанні підігріву. Як показує практика, краще передбачити це заздалегідь. Адже якщо система сама вийде на підігрів, то навіщо тоді, питається, витрачати енергію на перемішування. Крім того, зовсім не обов'язково перемішувати масу безперервно. Можна робити це періодично, наприклад, вранці та ввечері. Варто навіть перетворити цю операцію на додаткову, регулювальну. Для цього достатньо стежити за становищем дзвону: як тільки він опуститься до нижнього рівня (малий запас газу), треба перемішати біомасу - і виділення газу одразу збільшиться.

Найпростішу мішалку нескладно виготовити у вигляді крильчатки з приводом гнучкими зв'язками через той же сифонний трубопровід (рис. 3). При цьому немає необхідності у безперервному обертанні в один бік. Якщо мішалка має радіальні лопаті, достатньо рухів. Можна обмежитись і однією лопатою (рис. 2). Загалом тут простір для власних рішень. Як тяги краще використовувати негниючі матеріали, наприклад, ізольований електропровід або капроновий (хлоридний) шнур, що продається в господарських магазинах як білизняний.

Використання біогазу в побуті
Рис. 2

Використання біогазу в побуті
Рис. 3

Існує і проблема стійкості дзвону. Читачі, що уважно вивчили матеріал "Біогаз: і гріє, і варить", вже помітили, що якщо схеми, зображені на малюнку 1, здійснити, не допрацьовуючи конструкцію, то дзвін може втратити рівновагу відразу, як спливе: або перекинеться, або заклинить. На малюнку 3 тієї ж публікації не випадково передбачена напрямна труба для дзвона, але подібна установка складніша для домашнього виготовлення.

На малюнку ми показуємо схему врівноважування дзвона з двома блоками (рис. 4а) та противагою та варіант "журавель" (рис. 4б). Похибка, що виходить за рахунок нестрого вертикального переміщення точки підвіски дзвона на "журавлі" (по дузі кола), зневажлива у зв'язку зі значним перевищенням важеля плеча над ходом коромисла.

Використання біогазу в побуті
Рис. 4

Така система врівноважування дзвони вигідна ще й тим, що її можна використовувати як підйомний пристрій при ревізії та очищенні ферментатора. Враховуючи це, неважко доповнити конструкцію деякими допоміжними елементами: блоки краще розташувати на повторній стрілі (адже тільки підняти дзвін, щоб працювати під ним, категорично не дозволяється – "Не стій під вантажем!"). Варто зробити поворотною і опору коромисла "журавля", а противагу набірною, як на складських терезах. Але якщо у вашій місцевості морозів не буває, передбачте противагу як ємності, заповненої водою.

Найсерйозніша утруднення, що стоїть на шляху самороба, - виготовлення дзвону. Оцинковане покрівельне залізо дозволяє надати йому потрібну форму простими засобами, до того ж він буде легким. Але недовговічність такого матеріалу за швидкої корозії в умовах агресивного середовища змушує шукати інші варіанти. Тому ми радимо придивитися до доступного металобрухту. Старі ємності, наприклад, від нафтопродуктів, будучи обрізаними, можуть виявитися дуже підходящим напівфабрикатом як за формою (зазвичай з приварними сферичними днищами), так і за товщиною листового матеріалу: від 2 до 5 мм.

Очевидно, ходовими розмірами дзвони будуть Ø 2-3 м і така ж висота. Якщо "бочка" виявиться меншою, варто подумати, чи робити великий дзвін або взяти два менші (наприклад, Ø 1,5 м), заодно повернувшись до варіанта простих спарених установок.

У деяких читачів постало питання про визначення тиску газу. Мабуть, вони не звернули уваги на очевидне: щойно дзвін спливе – сила тиску газу досягла величини маси дзвону. Пояснимо це з прикладу. При діаметрі спідниці дзвони 2 м площа її перерізу складе S = R2 = 3,14 * 1 = 3,14 м2 = 31 см400. При товщині стінки дзвона 2 мм та висоті 5 м вага його складе близько 2 кг. Припустимо, що фактична вага дзвону дорівнює 500 кг. Тоді дзвін спливе при тиску газу 470 атм. (У системі СІ маса М = 0,15 кг, сила ваги G = 470 Н, тиск газу р = 4700/4700 31 = 400 Н/см0,15 = 2 атм).

У міру підйому дзвона тиск майже не зміниться, його підвищення відбуватиметься тільки за рахунок витіснення об'єму рідини, що дорівнює спливаючій частині стінок дзвона.

Відзначаючи невисокий тиск газу, бачимо, що його (у разі потреби) можна підвищити простим способом: встановити на дзвоні додатковий вантаж, розташувавши його нижче, для кращої рівноваги дзвону.

Декілька цікавих прикладів для порівняння. Тиск газу міської мережі перебуває у межах 200-300 мм вод. ст., а допустиме - до 600 мм вод. ст. У нашій системі цей тиск має бути також граничним. Звичайно, виникає питання: хіба особисте обійстя здатне дати біосировини в достатній кількості? Звичайно ж ні. Наші рекомендації відносяться насамперед до кооперативних тваринницьких господарств, які з кожним днем отримують все більший розвиток. Крім того, резерви і чималі криються в колгоспах і радгоспах: іноді біля тваринницьких ферм накопичується значна кількість гною, який ніяк не використовується. Місцеві жителі могли б його утилізувати, а згодом уже вивозити на поля. Адже відпрацьована сировина з ферментатора практично не втрачає своєї цінності як добриво. В наявності подвійна економічна вигода.

На закінчення знову звертаємося до читачів із проханням ділитися своїм досвідом у конструюванні та експлуатації біогазових установок.

Автор: П.Зак

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Африка годує Бразилію 09.04.2007

Вже досить давно відомо, що дощові ліси в басейні Амазонки отримують чимало поживних мінеральних речовин із пилом із Сахари, що приносить вітром через Атлантику.

Нещодавно ізраїльським, британським та американським вченим вдалося дізнатися подробиці про цей процес. Вимірювання кількості пилу в повітрі над територією Африки, над океаном та Амазонкою, а також супутникові знімки показали, що щороку із Сахари приноситься до Південної Америки близько 50 мільйонів тонн пилу. І більша її частина підхоплюється вітром у долині Боделі на півночі Чаду, яка вважається запиленим куточком світу.

Швидкість вітру в цьому лійкоподібному заглибленні між двома гірськими хребтами досягає 50 кілометрів на годину, у повітря піднімається тонкий пил і дрібний пісок.

Інші цікаві новини:

▪ Фонова музика заважає творчому процесу

▪ Гібридний квадроцикл Krampus

▪ Індія вивчає Місяць

▪ LG з її смартфонами викрили у брехні

▪ Apple перейде на перероблений кобальт, золото, олово та рідкісноземельні елементи

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки. Добірка статей

▪ стаття Ходити з ліхтарем Діогена. Крилатий вислів

▪ стаття Чому гравітація в космосі не така, як на Землі? Детальна відповідь

▪ стаття Фахівець із зовнішньоекономічної діяльності. Посадова інструкція

▪ стаття Пошук несправних елементів за допомогою термометра. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Блок живлення, 12 вольт 6 ампер. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт