Введение к работе
Актуальность темы исследования. Высокая концентрация птицы при клеточном ее содержании явилась основной причиной накопления на птицеводческих предприятиях больших неиспользуемых объемов помета влажностью 85...95%. Это приводит к загрязнению грунтовых вод и воздушного бассейна, создает условия для биологической зараженности патогенными микроорганизмами окружающей среды, не решаются задачн использования энергетического и питательного потенциала, заключенного в псглгіс.
Эффективным и энергорентабельным способом переработки помета в биогаз, высококачественные органические у-абренкя и белковый концентрат является анаэробное (метановое) соражявание.
Опыт эксплуатации биогазовых установок показал, что в научном и техническом плане имеется еще значительное количество нерешенных проблем, из которых наиболее важной является проблема интенсификации процесса анаэробного сбраживания, позволяющая повысить производительность оборудования без увеличения рабочего объема биореакторов
Анализ работ по анаэробному сбраживанию помета позволил установить, что скорость процесса зависит от метаболической активности метановых бактерий, а решающим фактором, при этом, является создание однородного температурного поля по всему объему биореактора. В условиях промышленного производства это требование не выдерживается, ввиду чего удельный выход биогаза колеблется от 0,3 до 2,0 mj на Ї м3 биореактора, что составляет 48% и более от расчетного.
В связи с этим, создание однородного температурного поля в объеме биореакторов при анаэробном сбраживании помета является актуальным.
Цель исследования. Целью работы является обоснование параметров и режимов процесса интенсификации теплообмена при анаэробном сбраживании помета, обеспечивающего максимальный выход биогаза с единицы исходного сырья при сокращении времени его переработки.
Объекты исследования. Объектами исследований явились: технологический процесс анаэробного сбраживания, тепловой пограничный слой элементарного объема сбраживания, процесс перемешивания сбраживаемого помета.
Методика исследований. Физико-механические и теплофизиче-ские свойства помета определяли по общеизвестным методикам с использованием приборов тензометрирования и калориметрирования. Теоретические и экспериментальные исследования процессов распространения теплоты в объеме сбраживания и перемешивания сбражи-
ваемого помета базируются на методах масштабных преобразований и размерностей теории подобия. Результаты исследований обрабатывались на.ЭВМ методами математической статистики и использовались для получения расчетных уравнений.
Научная новизна. На основании исследований с помощью теории
подобия были получены математические модели процессов распро
странения теплоты в объеме сбраживаемого помета в условиях свобод
ного и вынужденного движения. В объеме сбраживаемого помета вы
явлено наличие неоднородного температурного поля, получены рабо
чие уравнения для определения коэффициентов теплоотдачи в объеме
сбраживаемого помета в условиях свободного и вынужденного движе
ний. Изучены вязкость, плотность, теплоемкость и теплопроводность
сбраживаемого помета. Предложен критерий оптимизации процесса'
перемешивания сбраживаемого помета - кратность циркуляции для
выравнивания температурного поля в объеме сбраживания. Экспери
ментально установлены зависимости степени температурной однород
ности от концетрации сухого вещества помета и кратности циркуля
ции: Определены рациональные параметры процесса перемешивания
при анаэробном сбраживании помета. , .
Практическая ценность работы. Разработаны рекомендации по обоснованию процесса перемешивания анаэробного сбраживания помета. Установлены режимьь перемешивания в зависимости от свойств сбраживаемого помета. Предложена номограмма для нахождения критерия оптимизации процесса перемешивания сбраживаемого помета -кратности циркуляции, характеризующего температурную однородность в сбраживаемом объеме.
Внедрение результатов исследований. Результаты исследований по оптимизации режимов перемешивания при анаэробном сбраживании пбмета обсуждены на заседании НТС агропромышленного комитета Ставропольского края (1988), использованы отделом перспективного проектирования института "Ставропольагропромпроект" при разработке рабочих проектов вновь строящихся и реконструирующихся птицеводческих предприятий (19В8), Балабановским отделением ВНПО "Союзнаучстандартдом" при разработке проекта "Биогаз" (г. Балабаково Калужской обл., 1989) и внедрены в цехе переработки помета на птицефзбрике "Шпаковская" Ставропольского края (1987-1990).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались ка научных конференциях Ставропольского СХИ в 1984...1994 гг.. Ленинградского СХИ в 1988 г., НПО "Нива Стазропо-. лья" 1987-1988 гг., на краевой научно-практической конференции молодых ученых в г. Ставрополе в 1985 г., на II и III всесоюзных совеща-.
ниях по технической биоэнергетике (г. Саратотз-1985 г. и г. Юрмала-!987г.), на республиканской научно-технической конференции "Анаэробная биологическая очисіка сточных вод" в г. Кишиневе з 1988 г. на научно-; ехнических конференциях ВНИПЇИМЗСХа (г. Зер-ноград) в і 990-1991гг.
Публикация результатов исследований. Основные результаты исследований изложены г nayrrv-x отче; -.у т.афедры "Механизация технологий s животноводстве" Ставропольского СХИ по выполнению НИР за 1985-1939 гг. и 10 научных статьях.
Структура к объем диссертации. Дкссер~ анионная работа состоит їй ввелеііпл, 5 разделов, общих выводов и рекомендаций, списка использованной литературы, включающего 120 наименований, из них 26 на иностранных языках, и приложений. Изложена диссертация на 182 страницах, в т. ч. 89 страниц машинописного текста, содержит 3 таб-. лицы. 54 рисунка и 27 приложений.
