Расчет отопительной мощности и площади теплообмена биогазовой установки

Размер теплопро-изводительности и площади теплообмена зависит от многих факторов. К ним относятся в первую очередь размеры ферментатора и площадь его поверхности, кроме того теплоизоляция, доминирующая температура окружающей среды, а также температура подаваемого субстрата, разница в температуре горячей воды, уровень температур в установке, вид теплообмена (статический либо динамический) и состав субстрата. Поэтому расчеты отопления для каждой установки проводятся индивидуально.

Но в общем всегда действует то, что отопительные устройства должны иметь достаточно большие размеры, чтобы без проблем выдержать возможное увеличение установки в будуйщем. Поскольку дальнейшее увеличение поверхности нагрева при внутреннем теплообмене сделать достаточно сложно.

Основной проблемой, стоящей на пути определения мощности является определение коэффициента теплоотдачи поверхности нагрева. Согласно данным Вальтера он колеблется в пределах 56-108 W/m²K в зависимости от отопительной системы и содержания сухого вещества в субстрате.

Следует также учесть, что теплообмен от поверхности к субстрату со временем ухудшается, причем никогда не улучшается. Причиной этому является коррозия и наслоения, возникающие в первую очередь в виде нагара от высокой температуры воды. Поэтому, с точки зрения безопасности стоит рассчитывать лишь на 50 W/m²К, если поверхность теплообмена не будет подвершаться сильному течению от перемешивания.

Для расчета энергопотребления процессом, Орт [33] разработал графическую таблицу, показанну на Изобр. 4.48. Из нее следует, что для расчетов берется температура окружающей среды от 10˚С, которую для нашей страны (имеется ввиду Германия. – примечание перев.) можно рассматривать как среднегодовую, также температура субстрата в среднем будет 10˚С, то энергопотребление для обогрева процесса будет колебатся 6-15 кВт*ч на м³ внесенного субстрата, в зависимости от состава и теплоизоляции.

Если рассчитывать на беспрерывный обогрев от бойлера и принятым сегодня коэффициентом теплопередачи изоляции 0,3 W/м²К, то при продолжительности брожения 20 дней, средняя теплопроизводительность будет 12,5 W/м³ либо 1,25 кВт для ферментатора объемом 100 м³. Поскольку отопление должно также выдерживать продолжительные заморозки, то его необходимо рассчитывать на температуру окружающей среды до -10˚С и 5˚С для субстрата. Для такого режима теплопроизводительность например должна составлять 22,9 W/m³ kb,j 2,29 кВт/100 м³.

Приведенные примеры ни в коем случае нельзя рассматривать как основу для расчета теплопроизводительности, поскольку могут быть большие отклонения в зависимости от другого рабочего температурного режима, температуре окружающей среды, коэффициенте теплопередачи, соотношению объем-поверхность, а также длительности периода брожения. Дать оценку этим факторам можно при помощи линий на Изобр. 4.48.