L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА
| Название | БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ НАВОЗА |
|---|---|
| Разработчик (Авторы) | Емельянов Сергей Геннадьевич, Кобелев Николай Сергеевич, Ореховская Анна Андреевна, Гнездилова Ольга Александровна, Алябьева Татьяна Васильевна |
| Вид объекта патентного права | Полезная модель |
| Регистрационный номер | 98859 |
| Дата регистрации | 27.05.2010 |
| Правообладатель | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Юго-Западный государственный университет" (ЮЗГУ) |
| Область применения (класс МПК) | A01C 3/02 (2006.01) |
Описание изобретения
Изобретение относиться к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для переработки навоза. Технической задачей полезной модели является улучшение условий образования биомассы и увеличение срока службы как чехла, так и установки в целом путем термовибрационного встряхивания решетки. Технический результат по повышению эффективности работы достигается тем, что биогазовая установка для переработки навоза, содержащая приемную емкость, газовый колпак, гидрогерметизатор, устройство подогрева и отбора газа, манометр, при этом приемная емкость выстлана чехлом с жестко закрепленным верхним краем, выполненным из эластичного водонепроницаемого материала, с армированным дном, связанным с подъемным механизмом и опирающимся на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке, а гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки, при этом решетка выполнена из биметалла причем материал биметалла со стороны армированного дна чехла имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза ниже чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны устройства подогрева биомассы, располагающегося в водяной рубашке.
Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к устройствам для переработки навоза.
Известна установка для метанового сбраживания навоза (а.с. №1549496, А01С 3/00,
1990 г., бюл. №40), содержащая приемную емкость, сообщенную с цилиндрическим реактором, имеющим газовый колпак. Средство отбора биогаза, устройство гидродинамического перемешивания сбраживаемой массы. Выгрузная емкость установки выполнена в виде гидравлического затвора, сообщенного с приемной емкостью и реактором. Установка сложна, поэтому ненадежна в эксплуатации.
Недостатком является высокая энергоемкость при выгрузке биомассы, недолговечность службы подогревателя массы из-за нахождения его в агрессивной среде, сложность очистки емкости от твердых включений, а также отсутствие приспособления для перемешивания массы.
Известна биогазовая установка для переработки навоза (см. патент РФ №2286038 МПК А01С 3/02, опубл. 27.10.2006) содержащая приемную емкость, газовый колпак, гидрогерметизатор, устройство подогрева и отбора газа, манометр, при этом приемная емкость выстлана чехлом с жестко закрепленным верхним краем, выполненным из эластичного водонепроницаемого материала, с армированным дном, связанным с подъемным механизмом и опирающимся на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке, а гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки.
Недостатком известного решения является снижение качественных параметров процесса сбраживания навоза из-за налипания его на армированное дно эластичного водонепроницаемого чехла при передаче теплоты от устройства подогрева через решетку вследствие сдавливания навоза и нахождения в неподвижном состоянии.
Технической задачей полезной модели является улучшение условий образования биомассы и увеличение срока службы как чехла, так и установки в целом путем термовибрационного встряхивания решетки.
Технический результат по повышению эффективности работы достигается тем, что биогазовая установка для переработки навоза, содержащая приемную емкость, газовый колпак, гидрогерметизатор, устройство подогрева и отбора газа, манометр, при этом приемная емкость выстлана чехлом с жестко закрепленным верхним краем, выполненным из эластичного водонепроницаемого материала, с армированным дном, связанным с подъемным механизмом и опирающимся на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке, а гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки, при этом решетка выполнена из биметалла причем материал биметалла со стороны армированного дна чехла имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза ниже чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны устройства подогрева биомассы, располагающегося в водяной рубашке.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 - общий вид установки; на фиг.2 - расположение материалов биметалла с различной теплопроводностью.
Биогазовая установка для переработки навоза включает цилиндрическую приемную емкость 1, над которой установлен через кольцевой гидрогерметизатор 2 газовый колпак 3 в виде полусферы, снабженный манометром 4 и средством отбора газа 5 с краном. Гидрогерметизатор 2 снабжен выгрузным трубопроводом 6 с задвижкой 7, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки 8 для подвода под него бункера транспортного средства. Приемная емкость 1 выстлана чехлом 9, верхний край которого жестко закреплен на гидрогерметизаторе 2. Чехол выполнен из эластичного водонепроницаемого материала, например прорезиненного брезента, с армированным дном 10. Дно 10 посредством прикрепленного к нему невитого троса 11, проходящего через сальник 12, установленный в колпаке 3, связано с подъемным механизмом 13, размещенным над приемной емкостью 1 на балке 14. Дно 10 чехла опирается на решетку 15, под которой расположено устройство подогрева 16 биомассы, расположенное в водяной рубашке 17. Выше решетки 15 в стенке приемной емкости 1 выполнен сквозной канал 18 для сообщения с атмосферой. При этом решетка 10 выполнена из биметалла 19, причем материал 20 (например латунь с коэффициентом теплопроводности 85 Вт/(м*гр) см. стр.312 Нащекин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.: 1980-469 с., ил.) со стороны армированного дна 10 чехла 9 имеет коэффициент теплопроводности в 2.0-2.5 раза ниже, чем материал 21 (например, алюминий с коэффициентом теплопроводности 204 Вт/(м*гр) см. там же) биметалла 19 со стороны устройства подогрева 16 биомассы, расположенного в водяной рубашке. Поверхность 22 материала 20 передает теплоту армированному дну 10, а поверхность 23 материала 21 воспринимает теплоту от устройства подогрева 16, при этом материал 20 передает теплоту армированному дну 10, а поверхность 23 материала 21 воспринимает теплоту от устройства подогрева 16 при этом материалы 20 и 21 контактирующих по поверхности 24.
Установка работает следующим образом. В приемную емкость 1 заливают воду, создающую водяную рубашку 17 для устройства подогрева 16, до уровня расположения решетки 15. Затем емкость 1 выстилают чехлом 9, к армированному дну 10 которого закрепляют трос 11, другой его конец фиксируют на верхнем краю емкости 1. Навоз загружают в приемную емкость на 3/4 ее объема, при этом чехол 9 защищает устройство подогрева и стенки емкости от его агрессивного действия. Затем над емкостью 1 устанавливают колпак 3, герметизируют его с помощью гидрогерметизатора 2, заполненного водой. Трос 11 пропускают через сальник 12, установленный в колпаке 3 и соединяют с тросом подъемного механизма 13. Включают устройство подогрева 16 для ускорения метанового сбраживания навоза.
При включении устройства подогрева 16 теплота из водяной рубашки 17 с температурой свыше 30°С передается на решетку 15, выполненную из биметалла 19 к материалу 21. В тоже время навоз, загруженный в приемную емкость 1, имеет температуру соответствующую окружающей среде (например, наружному воздуху) и также передает теплоту через армированное дно 10 чехла 9 решетки 15 на материал 20. В результате в биметалле 19 наблюдается встречное направленное движение градиентов температур: от поверхности 22 материала 20 и от поверхности 23 материала 21 к поверхности контакта 24 материалов 20 и 21. В связи с тем, что теплопроводность материала 21 выше теплопроводности материала 20 (биметалл 19 из соединения алюминия и латуни) в 2.0-2.5 раза интенсивность передачи тепла от устройства подогрева 16 соответствует данной кратности (См. например, Кутателадзе - С.С. «Основы теории теплопроводности», Новосибирск (1990 - 630 стр., ил.), что и приводит к подогреву и последующему поддержанию процесса сбраживания навоза. По мере процесса сбраживания навоза температура его в местах контакта с армированным дном 10 увеличивается. Таким образом, частицы навоза под совместным действием возрастающей температуры биомассы и ее веса частично слипаются, ухудшая как процесс тепломассообмена, так и последующей выгрузки для очистки вручную или механически при нахождении дна 10 чехла 9 в крайнем верхнем положении, что также приводит к дополнительным энергозатратам.
Выполнение решетки 15 из биметалла 19 при наблюдаемой в условиях эксплуатации биогазовой установки разницы температур как со стороны устройства подогрева 16, так и со стороны армированного дна 15 приводит к образованию термовибрации (см., например, Дмитриев В.П. «Биметаллы», Пермь 1991 - 316 с. ил.), которая передает на армированное дно 10, где и практически устраняется процесс налипания комков навоза.
Оригинальность предлагаемой полезной модели заключается в том, что повышение теплотехнических параметров процесса сбраживания и снижение энергоемкости работы установки достигается осуществлением термовибрации решетки и, соответственно, армированным дном, которое и устраняет налипание комков навоза, препятствующих более полной передачи теплоты от установки подогрева и образующейся биомассе. А это в конечном итоге повышает энергоэффективность биогазовой уставовки для переработки навоза, т.к. обеспечивается процесс эффективной передачи теплоты при сбраживании навоза и при разгрузке биомассы наблюдается полная ее выгрузка, без необходимости доочистки армированного дна от слипшегося навоза.
Формула полезной модели
Биогазовая установка для переработки навоза, содержащая приемную емкость, газовый колпак, гидрогерметизатор, устройство подогрева и отбора газа, манометр, при этом приемная емкость выстлана чехлом с жестко закрепленным верхним краем, выполненным из эластичного водонепроницаемого материала, с армированным дном, связанным с подъемным механизмом и опирающимся на решетку, под которой расположено устройство подогрева в водяной рубашке, а гидрогерметизатор снабжен выгрузным трубопроводом, конец которого находится выше уровня выгрузной площадки, отличающаяся тем, что решетка выполнена из биметалла, причем материал биметалла со стороны армированного дна чехла имеет коэффициент теплопроводности в 2,0-2,5 раза ниже, чем коэффициент теплопроводности материала биметалла со стороны устройства подогрева биомассы, расположенного в водяной рубашке.
Медаль Альфреда Нобеля