- •Дополнительные элементы
- •140100.62 Направление подготовки «Теплоэнергетика и теплотехника», профиль «Энергообеспечение предприятий»
- •1. Введение
- •Солнечная энергетика
- •Терминология
- •2. Сведения из сопутствующих технических дисциплин
- •2.1. Закон сохранения энергии, уравнение Бернулли.
- •2.2. Закон сохранения количества движения
- •2.3. Вязкость
- •2.4. Турбулентность
- •2.5.Трение при течении в трубах
- •3. Теплоперенос
- •3.1. Метод тепловой цепи и терминология
- •3.2. Теплопроводность
- •3.3. Конвективный теплообмен
- •3.4. Радиационный перенос
- •3.5. Свойства прозрачных веществ
- •3.6. Теплоперенос посредством теплоносителя
- •3.7. Смешанный теплоперенос и его тепловая цепь
- •4. Солнечное излучение
- •4.1. Космическое солнечное излучение
- •4.2. Геометрия Земли и Солнца
- •5. Нагревание воды солнечным излучением
- •5.1. Расчёт теплового баланса
- •5.2. Открытые нагреватели
- •5.3. Закрытые нагреватели
- •5.4. Системы с изолированным накопителем.
- •5.5.Селективные поверхности.
- •5.6. Вакуумированные приёмники
- •6. Другие применения солнечной энергии
- •6.1. Подогреватели воздуха
- •6.2. Зерносушилки
- •Водяной пар и воздух
- •6.3. Солнечные отопительные системы
- •6.4. Охлаждение воздуха
- •6.5. Опреснение воды
- •6.6. Солнечные пруды
- •6.7. Концентраторы солнечной энергии
- •6.8. Солнечные системы для получения электроэнергии.
- •7. Фотоэлектрическая генерация.
- •7.1. Поглощение фотонов.
- •8. Энергия ветра
- •8.1. Ветроэнергетический кадастр
- •8.2. Классификация ветроустановок
- •Технико – экономические характеристики зарубежных вэу
- •8.3. Основы теории ветроэнергетических установок. Преобразование энергии ветра
- •8.4. Лобовое давление на ветроколесо
- •8.5.Крутящий момент.
- •8.6. Характеристики ветра.
- •8.7. Использование ветроколесом энергии ветра.
- •8.8. Удельные мощность и энергия ветрового потока.
- •9.Гидроэнергетика.
- •9.1. Основные принципы использования энергии воды.
- •9.2. Активные гидротурбины.
- •9.3. Размер струи и размер сопла.
- •9.4. Размер колеса турбины и его угловая скорость.
- •9.5. Реактивные гидротурбины.
- •9.6. Гидроэлектростанции.
- •Основные технические характеристики микрогидроэлектростанций
- •Основные технические характеристики гидроагрегатов с пропеллерными
- •10. Геотермальная энергия.
- •11. Энергия Мирового океана.
- •11.1. Энергия приливов и отливов.
- •11.2. Основы теории приливов.
- •11.3. Мощность приливных течений.
- •11.4. Энергия волн.
- •11.5. Энергия и мощность волны.
- •11.6. Отбор мощности от волн.
- •11.7. Утка Солтера. Утка Солтера является устройством, обладающим весьма высокой эффективностью преобразования энергии волн. Форма её обеспечивает максимальное извлечение мощности.
- •12. Энергия биомассы.
- •12.1. Классификация основных типов процессов, связанных с переработкой биомассы.
- •Биохимические
- •Агрохимические
- •12.2. Производство биомассы для энергетических целей.
- •12.3. Сжигание биотоплива для получения тепла.
- •12.4. Пиролиз (сухая перегонка).
- •Выход этанола из различных культур Бразилии
- •12.5. Получение биогаза путём анаэробного сбраживания.
- •250С полностью сбраживают исходные продукты.
- •13. Аккумулирование и передача энергии на расстояние.
- •Химическое аккумулирование.
- •Аккумулирование тепла.
- •Свинцово – кислотные батареи.
- •Механическое аккумулирование.
- •Маховики.
- •Сжатый воздух.
- •Транспорт биомассы.
- •Транспорт тепла.
- •14. Заключение
- •Динамика прироста мощностей ветроустановок в мире, мВт
- •Стоимость угля, нефти и газа растёт, а их природные ресурсы сокращаются.
- •Литература
Выход этанола из различных культур Бразилии
Культура |
Количество этанола, получаемого из 1т культуры, л |
Количество этанола, получаемого на 1га в год, л |
Сахарный тростник |
70 |
3500 |
Маниок |
180 |
2160 |
Сладкое сорго |
86 |
3010 |
Сладкий картофель |
125 |
1875 |
Кукуруза |
370 |
2220 |
Плодовые |
160 |
3200 |
В Бразилии возможно получение двух урожаев.
12.5. Получение биогаза путём анаэробного сбраживания.
Биогаз – смесь CH4иCO2, образующаяся в специальных устройствах - биогазогенераторах (рис. 12.6.), устроенных и управляемых таким образом, чтобы обеспечить максимальное выделение метана. Получение биогаза становится экономически оправданным и предпочтительным, когда биогазогенератор работает на переработке существующего потока отходов. Это свинофермы, скотобойни и т. д.
Рис. 12.6. Разновидности биогазогенераторов. 1 – ввод материала; 2 - газопровод; 3 – съёмная крышка; 4 – вывод переработанного материала; 5 - разделительная стенка; 6 – ферментатор; 7 – газ; 8 – приёмник; 9 – клапан;
10 – мешалка; 11 – стекло; 12 – ёмкость для продуктов переработки;
13 – газогенератор; 14 – подача газа; 15 – горелка; 16 – теплообменник;
17 – водяной газгольдер.
Биохимические процессы при сбраживании идут в три стадии:
Нерастворимые разлагаемые биологически материалы (целлюлоза, полисахариды, жиры) расщепляются на углеводы и жирные кислоты. В работающем биогазогенераторе это происходит при температуре 250С за сутки.
Кислотопродуцирующие бактерии образуют преимущественно уксусную и пропионовую кислоты. Эта стадия при такой же температуре идёт также сутки.
Бактерии, образующие метан, в течение 14 суток при температуре
250С полностью сбраживают исходные продукты.
Возможный энергетический выход установки на биогаз определяется соотношением
Е = η*Hb*Vb, (12.1.)
где η – КПД горелочного устройства, котла и т.д. = 60%;
Hb– теплота сгорания на единицу объёма биогаза, составляет примерно 20 МДж/м3;
Vb– объём получаемого биогаза.
Соотношение (12.1.) для чистого метана, входящего в биогаз, имеет вид:
Е = η*Hm*fm*Vb, (12.2.)
где – Hm– удельная теплота сгорания метана (56 МДж/кг или 28 МДж/м3);
fm– доля метана в биогазе, 0,7.
Объём биогаза определяется из выражения:
Vb=c*mo, (12.3.)
где с – выход биогаза из сухой массы (от 0,2 до 0,4 м3/кг);
mo– масса сухого сбраживаемого материала (например, 2кг/сут. на одну корову).
Объём жидкой массы, заполняющей биогазогенератор, равен:
Vm=mo*ρm, (12.4.)
где ρm– плотность сухого материала, распределённого в массе (около 50 кг/м3).
Объём самого биогазогенератора определяется выражением:
Vг=ui*tг, (12.5.)
где ui– скорость подачи сбраживаемой массы в генератор;
tr- время пребывания очередной порции в генераторе (от 8 до 20 сут).
На рис. 12.6. показаны схемы четырёх основных типов биогазогенераторов.
Домашний блок для тропиков (а). Наиболее простое устройство, состоящее из двух металлических емкостей, верхняя из которых служит газгольдером, в нижнюю периодически загружается сбраживаемый навоз. Биогаз из газгольдера по трубопроводу подаётся в дом.
Индийский биогазогенератор (рис. 12.6б), использующий в качестве топлива коровьи сухие лепёшки. В Индии таких биогазогенераторов больше 100000. навоз помещают в накопитель, где он отделяется от несбраживаемой соломы. Далее поток сбраживаемой массы проходит через ёмкость, цикл брожения в которой составляет от 14 до 30 суток.
Китайский биогазогенератор (рис.12.6в). Главная особенность проекта – стационарный сводчатый корпус из бетона. По мере выделения газа его объём увеличивается и за счёт роста давления поток сбраживаемой массы прерывается. Этим достигается регулирование работы системы.
Установка для промышленной переработки отходов животноводства.
На рис. 12.6г показана автоматизированная установка, в которой процесс сбраживания идёт при подогреве до 350С.