Наиболее широкое распространение получили биореакторы цилиндрической формы. Они наиболее эффективны и просты в эксплуатации. Исследование технических характеристик биореактора позволят найти способ увеличить КПД БЭУ.
Теплота, потребляемая на собственные нужды БЭУ, затрачивается на подогрев биомассы и компенсацию теплопотерь через ограждающие конструкции (стенки, днище и крышку) биореактора и может быть определено по формуле
, (5.19)
где 
‒ коэффициент учитывающий степень заполнения биореактора, = 0,9; с = 4,19 ∙ 10-3 МДж/кг – удельная теплоёмкость субстрата; 
=1050 кг/м3 – плотность субстрата; А = 0,0864; 
‒ продолжительность цикла; Vб ‒ объем биореактора; t ‒ температура в биореакторе; tнв – температура наружного воздуха; 
‒ геометрический параметр, определяемый для цилиндрического биореактора по формуле:
(5.20)
Объём цилиндрического биореактора, м3
Vб= 
(5.21)
Коэффициент теплопередачи может быть определён по формуле:
(5.22)
где 
‒ коэффициент теплопередачи через стенки и днище биореактора; 
‒ коэффициент теплопередачи через крышку биореактора; 
‒ площадь стенок и длина биореактора; 
‒ площадь крышки биореактора.
Коэффициент теплопередачи через стенки и днище биореактора, 
, (5.23)
где 
‒ коэффициент теплопроводности изоляции; 
‒ толщина слоя изоляции.
Коэффициент теплопередачи через крышку биореактора,
(5.24)
где 
‒ коэффициент теплопроводности газовой прослойки; 
‒ толщина газовой прослойки под крышкой биореактор, м
(5.25)
Площадь цилиндрических стенок и круглого днища биореактора
, (5.26)
Площадь круглой крышки биореактора, м2
, (5.27)
Из формулы 5.19:
(5.28)
Минимальное значение затрат теплоты на собственные нужды будет соответствовать условию
|
|
(5.29)
(5.3.12)
где 
; 
; 
; 
.
Отсюда оптимальное 
= 0,79, соответствующее оптимальному значению геометрического параметра 
= 5,57.
Таким образом, оптимальные значения диаметра и высоты биореактора, м
d опт = 
(5.30)
H 
=0,79 dопт, м (5.31)
Результаты расчётов оптимальных размеров биореакторов с объёмами от 1,0 до 125 м3 приведены в табл. 5.8.
Таблица 5.8 – Геометрические параметры биореакторов
| V, м3 | d, м | H, м | dопт, м | Hопт, м |
| 1,00 | 1,1 | 1,4 | 1,2 | 0,9 |
| 2,00 | 1,4 | 1,7 | 1,5 | 1,2 |
| 5,00 | 1,8 | 3,5 | 2,0 | 1,6 |
| 10,0 | 2,3 | 4,2 | 2,5 | 2,0 |
| 25,0 | 3,4 | 4,8 | 3,4 | 2,7 |
| 70,0 | 3,8 | 7,8 | 4,8 | 3,8 |
| 125,0 | 5,4 | 7,6 | 5,9 | 4,6 |
Для снижения теплопотерь (табл. 5.8) через ограждающие конструкции целесообразно уменьшить высоту приблизительно на 30 % и увеличить диаметр биореактора на 10 %. Это позволяет существенно снизить теплопотери через ограждающие поверхности биореактора и затраты тепла на собственные нужды БЭУ и тем самым повысить КПД БЭУ.
Список литературы
1. Елистратов, В.В. Использование возобновляемой энергии: учебное пособие / В.В. Елистратов; Федеральное агентство по образованию, Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. ‒ СПб.: Издательство Политехнического университета, 2010. ‒ 225 с.: схем., табл., ил. ‒ Библиогр. в кн. ‒ ISBN 978-5-7422-2110-4; То же [Электронный ресурс]. ‒ URL: http: //biblioclub.ru/index.php?page=book&id=362973.
2. Ляшков, В.И. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / В.И. Ляшков, С.Н. Кузьмин; Министерство образования и науки Российской Федерации, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет». ‒ Тамбов: Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2012. ‒ 95 с.: ил., табл., схем. - Библиогр. в кн.; [Электронный ресурс]. ‒ URL: https://biblioclub.ru/inde x.php?page=book&id=277820.
|
|
3. Сибикин, Ю.Д. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: учебное пособие / Ю.Д. Сибикин, М.Ю. Сибикин. ‒ М.; Берлин: Директ-Медиа, 2014. - 229 с.: ил., табл., схем. ‒ Библиогр. в кн. ‒ ISBN 978-5-4475-2717-4; То же [Электронный ресурс]. ‒ URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=257750.
4. Удалов, С.Н. Возобновляемые источники энергии: учебное пособие / С.Н. Удалов. ‒ 3-е изд., перераб. и доп. ‒ Новосибирск: НГТУ, 2014. ‒ 459 с.: табл., граф., ил. - (Учебники НГТУ). ‒ Библиогр. в кн. ‒ ISBN 978-5-7782-2467-4; То же [Электронный ресурс]. ‒ URL: https://biblioclub.ru/inde x.php?page=book&id=436051.
5. Феткуллов, М.Р. Автономные системы теплоснабжения: учебно-практическое пособие / М.Р. Феткуллов; Министерство образования и науки Российской Федерации, Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ульяновский государственный технический университет, Институт дистанционного образования. ‒ Ульяновск: УлГТУ, 2011. ‒ 158 с.: ил., табл., схем. ‒ Библ. в кн. ‒ ISBN 978-5-9795-0720-0; То же [Электронный ресурс]. ‒ URL: https:// biblioclub.ru/index.php?page=book&id=363224.
6. Шишкин, Н.Д. Эффективное использование возобновляемых источников энергии для автономного теплоснабжения различных объектов: монография/ Астрахан. гос. техн. ун-т / Астрахан. гос. техн. ун-т ‒ Астрахань: Изд-во АГТУ, 2012. ‒ 208с.
7. Фортов В.Е., Попель О.С. Энергетика в современном мире: Научное издание – Долгопрудный: Изд. дом «Интеллект», 2011. 168 с.
|
|
8. Майдалян Т. Современные системы отопления: советы профессионала ‒ М.:Дом.XXI век: Лада: РИПОЛ классик, 2007. ‒ 170с. ‒ [Дом для себя].
9. Никитенко, Г.В. Автономное электроснабжение потребителей с использованием энергии ветра: монография / Г.В. Никитенко, Е.В. Коноплев, П.В. Коноплев. - Ставрополь: Агрус, 2015. - 152 с.: табл., граф., схем., ил. ‒ Библиогр. в кн. ‒ ISBN 978-5-9596-1092-0; То же [Электронный ресурс]. ‒ URL: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id =438729.
10. Полонский В.М., Титов Г.И., Полонский А.В. Автономное теплоснабжение: учеб. пособие ‒ М.: Издательство Ассоциации Строительных Вузов, 2006. ‒ 152с.
11. Атдаев Д.И., Головчун С.Н. Автономные системы и источники энергоснабжения. Методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Автономные системы и источники энергоснабжения» для магистров направления 13.04.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» направленность «Тепломассообменные процессы и установки». Астрахань. АГТУ, 2017. 151 с. Образовательный портал АГТУ (portal.astu.org).