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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 일상 생활에서 바이오 가스의 사용. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
많은 사람들에게 가장 먼저 제기되는 질문은 기존 요구사항과 설치 규모를 어떻게 일치시킬 것인가입니다. 많은 사람들이 다음과 같이 썼습니다. 집 크기는 5x6m(또는 부피, 예: 150m3), 가족은 4명이므로 난방을 하고 주방을 제공해야 합니다. 어떤 크기의 설치가 필요합니까? 경험에 따르면 평균적으로 40-50m2 면적의 집을 난방하고 3,0구 스토브를 사용하려면 시간당 3,5-3m11의 바이오가스가 필요합니다. 지역 난방 시스템을 갖춘 경우 널리 사용되는 자동 난방 가스 온수기 AOGV-3, 3-XNUMX-U를 사용할 수 있습니다. 가스 형성 강도를 결정하는 중요한 요소는 공정 온도입니다. "바이오가스: 가열과 요리 모두"라는 기사는 상당히 온화한 기후를 가진 국가와 관련된 경험을 설명한다는 사실을 잊어서는 안됩니다. 분명히 더 심각한 기후 조건의 경우 가열이 더 필요하며 아마도 꾸준한 과정에서도 가능합니다. 그리고 난방이 예상된다면 이를 효과적인 규제 요소로 사용하는 것이 적절해 보이며, 이로 인해 가스 발생을 여러 번 늘릴 수 있습니다. (아래에서 또 다른 제어 요소인 혼합에 대해 설명하겠습니다.) 이제 설치 용량에 대한 이러한 요소들의 공동 영향을 고려하여 몇 가지 권장 사항을 제시할 수 있습니다. 발효기의 크기를 선택할 때 마지막 출판물에 제공된 옵션에 집중할 수 있습니다. 더 심각한 기후를 고려하면 코일 형태와 같은 가열 요소를 설치에 추가하는 것이 좋습니다. 시험 작동을 통해 가열이 장치 성능에 미치는 영향을 즉시 확인할 수 있습니다. 마무리 작업을 체계화하려면 노트북(메모리에 의존하지 않음)을 갖고 도입 및 수신된 모든 변경 사항을 기록하는 것이 좋습니다. 실습에 따르면 바이오매스가 10° 더 가열될 때마다 발효기 1m3에서 발생하는 가스 생산량이 두 배로 늘어납니다. 다음은 설치를 설계하려는 사람들을 위한 일부 데이터입니다. 1톤의 원자재에서 80-100m2의 가스가 얻어집니다. 발열량은 약 5500~6000kcal/m3입니다. 비교를 위해 가정용 가스는 칼로리가 훨씬 높지 않습니다. 단지 7000kcal / m3입니다. 이제 프로세스의 생물학에 대해 설명합니다. 메탄을 생성하는 박테리아는 원료 자체에 존재합니다. 그들의 배양물은 덩어리가 가스를 방출하기 시작할 때까지 최대 XNUMX주 동안 발효기에서 발달합니다. 이미 작동 중인 발효기의 이전 부분에서 미리 만들어진 "사워도우"를 사용하면 가스 생산 시작 시간이 약 XNUMX주일로 단축됩니다. 메탄을 생성하는 박테리아는 세 그룹으로 나누어집니다. 호온성 제품은 +5...+20° 범위에서 효과적으로 작동합니다. 온도가 추가로 증가하면 중온성 박테리아가 발생하고 작동 범위는 +30...+42°입니다. 그리고 훨씬 더 높은 온도에서는 이미 호열성 박테리아의 작용이 나타나 매우 좁은 범위인 +54 ... + 56 °에서 작동합니다. 많은 질문은 설비 설계, 우선 벨의 감압 없이 원자재의 주기적인 연료 보급 및 바이오매스 혼합 가능성 생성과 관련됩니다. 우선, 설비를 이중화함으로써 지속적인 가스 생산이 가능하다고 할 수 있다. 두 개의 발효기를 사용하여 차례로 리필할 때 디자인을 복잡하게 하지 않고도 가능합니다. 따라서 미래의 바이오가스 생산 플랜트 제작자는 성능과 관련하여 세 가지 계획을 비교해야 합니다. 가장 간단한 방법은 정기적인 연료 보급입니다. 번갈아 연료를 공급하는 쌍을 이루는 원생동물; 지속적인 가스 공급을 제공하는 특수 장치가 있습니다. 세 번째 계획을 선택할 때 발효기 작동에는 원료 연료 공급뿐만 아니라 폐기물 제거도 필요하다는 점을 명심해야 합니다. 후자 계획에서는 원자재 연료 보급과 폐기물 처리의 빈도가 동일하지 않습니다. 따라서 폐기물 처리는 청소 및 시스템 개정을 위한 공정 중지와 결합될 수 있습니다. 연료 보급은 더 자주 수행되고 더 쉽습니다. 매일 바닥에서 부피의 1/10을 제거하고 같은 양의 신선한 바이오 원료를 위에서 추가합니다. 가스 손실 없이 발효기를 보충할 수 있는 방법 중 하나는 소위 용기 연결 원리에 기초합니다. 이를 위해 발효조 옆에 작은 충전 탱크를 배치하고 액체 레벨 아래에 있는 파이프라인으로 연결합니다(그림 1). 파이프라인은 컨테이너 벽에 내장된 세라믹 하수구 또는 석면-시멘트 파이프로 만들어집니다. 이러한 시스템은 그 자체로 액체 가스 씰입니다. 삽입 깔때기-벙커를 사용하면 정광 공급 효율을 높일 수 있습니다(그림 1a). 가장 단순한 메쉬 피스톤을 사용하여 파이프라인을 통해 두꺼운 물질을 밀어내는 것이 가능합니다. 동시에 두 탱크 사이의 바이오매스가 자체 혼합되는 것을 방지하기 위한 댐퍼로도 사용됩니다.
바이오매스의 주기적인 혼합 필요성에 대해 많은 의문이 제기됩니다. 감압 없이 이 작업을 수행하는 방법은 무엇입니까? 모든 사람이 자체 혼합 가능성을 아는 것은 아닙니다. 대류의 효과를 기억해 보십시오. 일부 보풀이 라디에이터 위에 있을 때 방에서 관찰할 수 있으며, 위로 떠오르고 반대쪽 벽에 가라앉았다가 다시 라디에이터로 향하는 공기 흐름에 의해 운반됩니다. 매체의 열 순환 효과는 가열 파이프(코일)를 하부에 배치하여 한쪽 가장자리로 이동시키면 발효기에서도 쉽게 얻을 수 있습니다. 대류는 자체 혼합을 제공합니다. 시작된 가스 형성 과정에서 히터 위에 위치한 구역의 가스 기포 상승 효과가 여기에 추가됩니다. 기계식 바이오매스 교반기를 만드는 것은 어렵지 않습니다. 난방을 사용할 필요가 없는 온화한 기후의 지역에 특히 적합합니다. 실습에서 알 수 있듯이 이를 미리 예측하는 것이 좋습니다. 결국 시스템 자체가 가열되기 시작하면 왜 혼합에 에너지를 낭비하는지 궁금합니다. 또한, 질량을 연속적으로 혼합할 필요가 전혀 없습니다. 예를 들어 아침과 저녁 등 주기적으로 이 작업을 수행할 수 있습니다. 이 작업을 추가 조정 작업으로 전환하는 것도 가치가 있습니다. 이렇게 하려면 벨의 위치를 따르는 것으로 충분합니다. 낮은 수준(작은 가스 공급)으로 떨어지자마자 바이오매스를 혼합해야 하며 가스 방출이 즉시 증가합니다. 가장 간단한 혼합기는 동일한 사이펀 파이프라인을 통한 유연한 연결로 구동되는 임펠러 형태로 제조가 쉽습니다(그림 3). 한 방향으로 계속 회전할 필요가 없습니다. 교반기에 방사형 블레이드가 있는 경우 진동 운동이면 충분합니다. 하나의 블레이드로 제한할 수 있습니다(그림 2). 일반적으로 스스로 결정할 여지가 있습니다. 예를 들어 철물점에서 속옷으로 판매되는 절연 전선이나 나일론 (염화물) 코드와 같이 썩지 않는 재료를 막대로 사용하는 것이 좋습니다.
벨의 안정성에도 문제가 있습니다. "바이오가스: 가열과 요리 모두"라는 자료를 주의 깊게 연구한 독자들은 구조를 수정하지 않고 그림 1에 표시된 계획을 수행하면 종이 떠오르자마자 균형을 잃을 수 있다는 사실을 이미 알아차렸습니다. 전복되거나 용지가 걸리게 됩니다. 같은 출판물의 그림 3에서 벨용 가이드 튜브가 제공되는 것은 우연이 아니지만 이러한 설치는 집에서 수행하기가 더 어렵습니다. 그림에서는 두 개의 블록(그림 4a)과 균형추 및 "크레인" 변형(그림 4b)이 있는 벨의 균형 조정 방식을 보여줍니다. "크레인"(원호를 따라)에 있는 벨 서스펜션 지점의 엄격하지 않은 수직 이동으로 인해 발생하는 오류는 로커 이동 거리를 초과하는 레버 암의 상당한 초과로 인해 무시할 수 있습니다.
이러한 벨 밸런싱 시스템은 발효조를 검사하고 청소할 때 리프팅 장치로 사용할 수 있다는 점에서도 장점이 있습니다. 이를 감안할 때 일부 보조 요소로 디자인을 보완하는 것은 어렵지 않습니다. 블록을 두 번째 붐에 배치하는 것이 좋습니다. (결국 벨을 들어 올려 벨 아래에서 작업하는 것은 엄격히 허용되지 않습니다. "아래에 서지 마십시오. 짐!"). "크레인" 로커의 회전 및 지지대를 만드는 것이 가치가 있으며 균형추는 창고 저울에서와 같이 조판됩니다. 그러나 해당 지역에 서리가 없으면 물로 채워진 용기 형태의 균형추를 제공하십시오. DIY를 하는 사람을 가로막는 가장 심각한 어려움은 종을 만드는 것입니다. 아연 도금 루핑 철을 사용하면 간단한 방법으로 원하는 모양을 부여할 수 있을 뿐만 아니라 무겁지도 않습니다. 그러나 공격적인 환경에서 급속하게 부식되는 이러한 물질의 취약성으로 인해 우리는 다른 옵션을 찾게 됩니다. 따라서 사용 가능한 고철을 자세히 살펴보는 것이 좋습니다. 예를 들어, 석유 제품으로 만든 오래된 용기는 절단 시 모양(일반적으로 용접된 구형 바닥 포함)과 시트 재료 두께(2~5mm) 모두에서 매우 적합한 반제품이 될 수 있습니다. 분명히 종의 주행 치수는 Ø 2-3m이고 높이는 같습니다. "배럴"이 더 작은 것으로 판명되면 큰 종을 만들 것인지 아니면 두 개의 작은 종(예: Ø 1,5m)을 가져갈 것인지를 고려하면서 동시에 쌍을 이루는 간단한 설치 옵션으로 돌아갈 가치가 있습니다. 일부 독자들은 가스의 압력을 결정하는 것에 대해 질문을 합니다. 분명히 그들은 명백한 사실에주의를 기울이지 않았습니다. 벨이 뜨 자마자 가스 압력이 벨의 질량 값에 도달했습니다. 이를 예를 들어 설명하겠습니다. 벨 스커트 직경이 2m인 경우 단면적은 S=πR2=3,14*1=3,14m2=31cm400입니다. 벨 벽 두께가 2mm이고 높이가 5m이면 무게는 약 2kg입니다. 종의 실제 무게는 500kg이라고 가정합니다. 그러면 벨은 470atm의 가스 압력에서 떠오를 것입니다. (SI 시스템에서 질량 M = 0,15 kg, 중량 힘 G = 470 N, 가스 압력 p = 4700/4700 = 31 N/cm400 = 0,15 atm). 벨이 상승함에 따라 압력은 거의 변하지 않으며 표면에 나타난 벨 벽 부분과 동일한 양의 액체 변위로 인해 압력이 증가합니다. 가스 압력이 낮다는 점에 주목하면 (필요한 경우) 간단한 방법으로 압력을 높일 수 있음을 알 수 있습니다. 벨의 균형을 높이기 위해 벨에 추가 중량을 설치하고 더 낮게 배치합니다. 비교를 위한 몇 가지 흥미로운 예입니다. 도시 네트워크의 가스 압력은 200-300mm 범위의 물입니다. Art. 및 허용 - 최대 600mm의 물. 미술. 우리 시스템에서는 이러한 압력도 제한되어야 합니다. 당연히 다음과 같은 질문이 제기됩니다. 개인 농장이 바이오 원료를 충분한 양으로 제공할 수 있습니까? 당연히 아니지. 우리의 권고사항은 주로 나날이 발전하고 있는 협동축산농장에 적용됩니다. 또한 매장량과 상당한 양이 집단 농장과 국영 농장에 있습니다. 때로는 가축 농장 근처에 상당한 양의 분뇨가 축적되어 어떤 식으로도 사용되지 않습니다. 지역 주민들이 이를 처리한 다음 밭으로 가져갈 수 있습니다. 결국 발효기에서 나오는 폐기물 원료는 실제로 비료로서의 가치를 잃지 않습니다. 이중의 경제적 이익이 있습니다. 결론적으로, 우리는 독자들에게 바이오가스 플랜트의 설계 및 운영 경험을 공유해 달라는 요청을 다시 한 번 호소합니다. 저자: P.Zak
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