РАСЧЕТ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕЛИОГАЗИФИКАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ БИОМАССЫ И ОТХОДОВ Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

14. Разумный Ю.Т., Рухлова Н.Ю., Рухлов А.В. Повышение энергоэффективости главной водоотливной установки угольной шахты // Научный вестник Национального горного университета. 2013. № 5. С. 67-72.

15. Антонов Э.И. Способ осветления шахтной воды. Авторское свидетельство СССР № 1217992. 1984.

РАСЧЕТ КИНЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕЛИОГАЗИФИКАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ

БИОМАССЫ И ОТХОДОВ

Саламов О.М.

Институт Радиационных Проблем НАНАзербайджана, Ведущий научный сотрудник, Доктор философии по физики, доцент

Эфендиева Н.Г.

Министерство по Чрезвычайным Ситуациям Азербайджанской Республики.

Начальник отдела управления проектами, Доктор философии по химическим наукам

CALCULATION OF KINETIC CHARACTERISTICS OF HELIOGASIFICATION OF VARIOUS

TYPES OF BIOMASS AND WASTE

Salamov O.

Institute of Radiation Problems of NAS of Azerbaijan, Leading Researcher, Doctor of Philosophy in Physics, Associate Professor

Efendieva N.

Ministry of Emergency Situations of the Republic of Azerbaijan. Head of Project Management, Doctor of Philosophy in Chemical Sciences

Аннотация

В работе приводится результаты расчета кинетических характеристик процесса газификации различных видов биомассы (БМ) с применением солнечной энергии, в частности высокотемпературной солнечной установки (ВТСУ) с параболическим концентратором (ПК). Рассматриваются механизмы изменения скорости реакции БМ растительного происхождения в присутствии различных видов катализаторов, в частности смесей щелочных металлов следующих комбинаций: KQ+K2CO3; K2SO4+Na2SO4; K2SO4+Na2CO3 и K2SO4+NACI. Приведены графические зависимости выхода горючего газа в присутствии катализатора и без катализатора.

Abstract

The paper presents the results of calculating the kinetic characteristics of the gasification process of various types of biomass (BM), using solar energy, in particular, a high-temperature solar installation (HTSI) with a parabolic concentrator (PC). The mechanisms of changes in the reaction rate of BM of plant origin in the presence of various types of catalysts, in particular, mixtures of alkali metals of the following combinations: KQ+K2CO3; K2SO4+Na2SO4; K2SO4+N2CO3 and K2SO4+NACl. The graphical dependences of the yield of combustible gas in the presence of a catalyst and without a catalyst are given.

Ключевые слова: кинетические характеристики, газификация, биомасса, органические отходы, катализаторы, скорость реакции, кинетические уравнения, горючий газ, коэффициенты регрессии

Keywords: kinetic characteristics, gasification, biomass, organic waste, catalysts, reaction rate, kinetic equations, combustible gas, regression coefficients

Введение

Все органические соединения, в том числе БМ, в той или иной мере являются термически нестойкими и при повышении температуры они разлагаются. Термическое разложение углеродосодержа-щих веществ состоит из трех по своей природе различных процессов:

1. Физический процесс прогрева топлива.

2. Химический процесс непосредственного разложения органической массы топлива.

3. Вторичные процессы изменения паро-и газообразных продуктов их удаления.

Исследования [1, 2] показали, что термическое разложение в зависимости от вида твердого топлива начинается при температуре 100-1400С и заканчивается при 900-12000С. Причем, химически

молодые углеродосодержащие вещества разлагаются, тем при более низких температурах.

До температур 100-1100С происходит только сушка углеродосодержащих веществ. В интервале 100-2500С начинается разложение наиболее молодых топлив (древесина, торф, растительных отходы и т.д.), сопровождающееся выделением пирогенной воды и газа, состоящего в основном из углекислоты и окиси углерода.

При нагреве молодых топлив свыше 250-2700С в составе летучих появляются углеводороды, смоляные продукты, различные кислородосодержащее соединения, в том числе уксусная кислота и метиловый спирт (при разложении древесины и растительных остатков). Основная масса летучих из молодых типов выделяется в интервале 350-5000С.

При 500-5800С прекращается выделение смолы, и при дальнейшем нагреве топлива его разложение сопровождается только выделением газа.

Для повышения эффективности технологического процесса разложения отходов сельского хозяйства (стеблей хлопчатника, табака и винограда и т.д.), с использованием тепла концентрированных солнечных лучей следует оценить возможности применения для этих целей ВТСУ с ПК.

Целесообразность использования солнечной энергии для проведения термического разложения отходов сельского хозяйства очевидна. Высокий уровень концентрации солнечных лучей в ПК, позволил применить их для технологических целей получения капролактана, газификации твердого топлива, выращивания монокристаллов, фиксации азота, синтеза тугоплавких окислов на основе алюминия, циркония, сварки и пайки различных деталей и т.д. [3-6].

Учитывая вышеизложенное, ниже рассматривается методика расчета кинетических характеристик процесса газификации различных видов БМ с применением ВТСУ с ПК.

1. Анализ теоретических подходов по определению кинетических параметров процесса термохимического разложения различных видов твердого топлива

Известно, что целью кинетического исследования является вскрытие механизма изучаемого процесса и выявление влияния различных факторов на его скорость. Это достигается путем изучения изменения скорости во времени или сравнения скорости процесса, проведенного в различных условиях [7-10].

Согласно уравнению Рогинского и Шульца

Сх 1 Сх 1 2/3

— = ко (суммарно — = кх ) скорость реакции

Л л

пропорциональна массе прореагировавшего вещества в степени 2/3, а общее количество прореагировавшего вещества пропорционально кубу времени. Эти уравнения могут быть применимы лишь на первой стадии реакции.

Уравнение Рогинского имеет следующий вид:

Сх , / \2/

— = к (а - х)/з, (1) Л

— = к (а - х)п, (2) сИ У '

М = а 13-(а - х)13, (3)

где: общая реакционная поверхность пропорциональна поверхности не прореагировавшей части кристалла, Х - количество прореагировавшего вещества, к - константа скорости, (а — х) - доля не прореагировавшего вещества ко времени т .

Уравнение описывает кинетику реакции после максимума.

Уравнение (1) применимо для описания разложения кристаллов твердых веществ, когда реакция возникает сразу на всей поверхности кристалла.

Для этого случая известно уравнение Талора, исходя из которого количество прореагировавшего вещества прямо пропорционально разности объемов исходного и не прореагировавшего ко времени вещества.

Однако для количественного анализа экспериментальных данных, эти уравнения мало пригодны вследствие своей сложности, а также и потому, что входящие в выражения интегралы не могут быть взяты в конечном виде. Аналогичный подход для вывода кинетического уравнения сделал Мампель:

а = 1-e

-kts

(4)

где: X - доля прореагировавшего вещества; к - константа скорости реакции; t - время.

Это уравнение в более общей форме впервые было выведено Казеевым для описания скорости превращения мартенсита:

а = 1-e

-ktn

(5)

В 1946 г. Ерофеевым было выведено так называемое обобщенное уравнение химической кинетики:

рСг

а = 1-e

(6)

где: р и t - вероятность реагирования.

Саковичем показано, что постоянная к , из

уравнения (5), не является константой скорости

у

К = "к , а является только лишь эмпирическим коэффициентом.

Из изложенного выше материала следует, что наибольшее значение для описания кинетики реакции термохимического разложения имеет уравнение типа:

а = 1-e

-ktn

(7)

При " = 1 уравнение представляет собой уравнение реакции первого порядка, для которой скорость реакции пропорциональна доле не прореагировавшего вещества. Во всех случаях, когда " > 1, исследуемый процесс находится в кинетической области. При " < 1, процесс находится в диффузной области.

Специфической особенностью термохимических реакций, в том числе газификации БМ растительного происхождения, с применением ВТСУ с ПК, в присутствии какого либо окислителя ( в данном случае водяного пара), является локализация процесса в пределах реакционной зоны, между исходным твердым веществом и продуктами реакции. Так как процесс локализирован в пределах реакционной зоны, скорость процесса пропорциональна величине (объема) реакционной зоны в каждый момент времени. Поэтому при кинетическом анализе экспериментальных результатов большое значение имеет знание временной зависимости скорости образования центра и характера их роста.

Согласно данным в начале термохимического разложения, как только центры реакции образуются, скорость процесса невелика, но по мере их роста возрастает и скорость.

Начиная с какого-то момента времени, зародыши начинают пересекаться. Момент пересечения их соответствует максимальной скорости реакции. После чего площадь реакционной зоны начинает сокращаться, следовательно, и уменьшается скорость. На основании таких простых представлений нами проведен кинетический анализ указанного процесса.

1. Расчет кинетических характеристик процесса газификации различных видов БМ с применением ВТСУ с ПК

Целью кинетического расчета является определение механизма исследуемого процесса и выявление влияния различных факторов на его скорость. Это достигается путем изучения изменения скорости газификации БМ растительного происхождения, а также ОО, на ВТСУ с ПК, в присутствии катализаторов - смесей щелочных металлов следующих комбинаций [7,8,10] :

а) KCl + K2CO3

б) K2SO4 + Na2SO4

в) K2SO4 + Na2CO3

г) K2SO4 + NaCl

Надежные и достаточно точные результаты были получены при количественной характеристике скорости процесса путем сопоставления экспериментальных данных с данными, полученных расчетным путем, по уравнению (7).

Сущность такого кинетического расчета заключается в том, что при этом создается возможность апробирования применимость уравнения для описания экспериментальных данных. Подставляя экспериментальные данные в формулу или пользуясь графическим методом исследования математической функции, находим значение константа скорости и другие кинетические параметры, входящие в уравнение.

В настоящее время в большинстве случаев при обработке экспериментальных данных применяют графический метод кинетического анализа, более простой и удобной для практического использования тем, что, во-первых, он позволяет оценить интервал применимости уравнения (7), во-вторых, дает усредненное значение параметров данного уравнения.

Для определения численных значений параметров к и n был использован способ аппроксимации опытных данных по методу наименьших квадратов, для чего уравнение (7) записывали в виде:

y = at+b,

(8)

где,

у = 1п[— 1п(1—а)]; а = п; Ь = 1пк ; t = 1пt

При статистической оценке степени адекватности модели экспериментальными результатами наиболее часто используют критерий значения квадрата отклонения этих результатов от расчетных значений, полученных на основании данной модели. Процедура оценки численных значений коэффициентов регрессии и адекватности, при кото-

рых квадрат отклонения бывает минимальным, носит название метода наименьших квадратов (МНК) [3,7].

Коэффициенты регрессии а и Ь вычислялись по формулам:

m

m __m _ m

Zti y - Zt> -Zy

a =

(9)

m

Z t2 - Z

=1 ^i=1

m m

Z yi- a Z

b =

i=1

i=1

m

(10)

Во всех этих выражениях коэффициенты регрессии определялись на основании измерений, проведенных в экспериментальных точках т > 2, т.е. по уравнению (8). Определив, численные значения а и Ь , находим величину X.

Для определения характера изменение функций ас= / (г); V = / (г) иУс = / (ас) были

проведены компьютерные расчеты а, скорость реакции определялся по формуле:

Ус = §с"р■ ^ , (11)

ш

где: gCепр =(ёс — •) - доля не прореагировавшего вещества во времени; ^ - количество первоначальной загрузки термохимического реактора (ТХР); х - суммарное количество прореагировавшего вещества.

Степень превращения определяется из следующих эмпирических формул:

а =

X

расчетн_ i kt'

; а ~

gc

C

= 1-ekt , (12)

Продифференцировав это выражение полу-

чим:

— = nkt' 1 -e -kt". dt

определяем

а

g непр - g экспер _ ÖC о

непр gC

(13)

(14)

Практически уравнение (14) можно выразить прямой с тангенсом угла наклона tga = — Е / КТ

, откуда и экспериментально определяется количество энергии активации.

Из анализа полученных данных явно видно, что экспериментальные результаты, полученные при газификации твердого топлива, в частности БМ (древесные гранулы, стебли хлопчатника, кукурузы и табака, виноградные лозы, потачки кукурузы, лузги подсолнухи и т.д.), с использованием ВТСУ с ПК, достаточно хорошо согласуются с расчетными данными.

1

2

m

m

Результаты расчета приведены в табличной (в таблицах 1-8) и в графической форме в рисунках 13.

Vc • 10-5, кг/с

Рис.1. Зависимость скорости реакции Ус от времени реагирования т, для случая газификации стеблей винограда в ВТСУ с ПК: (кривая 1- газификация в присутствии катализатора К2СО3; 2 - без катализатора; 3 - в присутствии смеси катализаторов КС1+ К2СО3).

Из анализа графических зависимостей Ус = / ((с ), снятых для стеблей винограда, в присутствии катализатора и без катализатора, наглядно видно, что если в присутствии катализатора К2СО3 (см. рис. 1, кривая 1) максимальное значение Ус

„„ тг макс „ 1С

при времени т = 70 мин. составляет Vс = 0,15 г/мин, то без катализатора (см. рис. 1, кривая 2) его величина при т = 130 мин. составляет V™акс = 0,17 г/мин, а в присутствии смеси катализаторов КС1 +

(при 6 вес %) при времени т = 90 мин. вели-

макс

п незначительно повышается и состав-

ляет

v;

с = 0,22 г/мин (см. рис. 1, кривая). На

рис.2 представлены аналогичные графические зависимости для случаев газификации стеблей винограда в ВТСУ с ПК, в присутствии катализаторов К2SO4 (кривая 1); K2SO4+Naa (кривая 2); K2SO4+Nа2COз (кривая 3) и K2SO4+Na2SO4 (кривая 4).

Vc • 10-5, кг/с

Рис 2. Зависимость скорости реакции ^ от времени реагирования т для случая

газификации стеблей винограда в ВТСУ с ПК: (кривые 1, 2, 3 и 4, соответственно для случаев газификации в присутствии катализаторов К2БО4; К28О4+ЫаС1; К2БО4+Ыа2СО3 и К2БО4+Ыа2БО4)

Vc • 10-5, кг/с

0,2 0,15 0,1 0,05

0 1

0,2

0,3

^3

V2 Г

0,4

0,5

а

Рис. 3. Зависимости скорости реакции ^ от степени превращения Хс , для случая газификации стеблей винограда в ВТСУ с ПК: (кривая 1 - газификация в присутствии катализатора К2СО3; 2 - без катализатора; 3 - в присутствии смеси катализаторов КС1+ К2СО3)

И рис.2 видно, что для катализатора К2SO4 и смеси катализатора K2SO4+ Na2SO4 максимальные

макс

значения VC равны друг другу и составляют V с

= 0,15 г/мин, но если для К2SO4 это происходит при времени т = 80 мин, то для смеси катализатора K2SO4+ Na2SO4 - происходит при т = 60 мин, что показывает преимущество второго типа катализатора. Максимальное значение Ус достигается при смеси катализатора типа

графические V; от степени

наиболее

K2SO4+Na2COз, которое составляет Vм г/мин, при времени т = 90 мин.

Vc • 10-5, кг/с

0,20

ь = 0,204

На рис.3 изображены зависимости скорости реакции

превращения Хс. Как видно

эффективная работа термохимического реактора ВТСУ с ПК достигается при значении степени

превращения Хс ~ 0,32.

Аналогичные графики построены также для газификации стеблей винограда в присутствии катализатора К2SO4 и смеси катализаторов K2SO4+Naa; K2SO4+Na2COз и K2SO4+Na2SO4, которые представлены на рис.4.

0,15

010

0,05

'3

/ V/ < > ч

1ч / IN г* /2

у / < гч> < \

Г / < rf <

< \ < А

г У> <

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5 0,55

а

Рис.4. Зависимости скорости реакции V; от степени превращения Хс , для случая газификации стеблей винограда в ВТСУ с ПК: (кривые 1 , 2, 3 и 4, соответственно для случаев газификации в присутствии катализаторов КЯО4; К^+ШСи К£О4+Иа£Оз и К£О4+Ыа£О4)

0

0

0

Таблица 1.

Результаты расчета кинетических характеристик газификации стеблей винограда в присутствии _различных видов^ катализаторов и без катализатора_

Наименование катализатора

n K к E, ккал/моль

Без катализатора 1,3 0,004 0,000074 113,4

К2СО3 1,32 0,012 0,000213 81,5

КС1 + К2Ш3 1,02 0,009 0,000626 90,3

K2SO4 1,03 0,007 0,000315 102,1

K2SO4 + Na2SO4 1,6 0,010 0,000230 92,4

K2SO4 + ^а 1,13 0,008 0,000362 92,8

K2SO4 + ^2Ш3 1,2 0,009 0,001340 90,3

В табл.1 приведены результаты расчета некоторых кинетических характеристик газификации стеблей винограда в ВТСУ с ПК при температуре 9000С, таких как степень развития реакционной зоны п, констант скорости реакции К, эмпирический констант к, а также энергия активации Е, для случаев применения различных катализаторов и без катализатора. Как видно, при неиспользовании катализатора, констант скорости

реакции приобретает минимальное (К мин = 0,004),

а энергия активации максимальное (Емакс = 113,4

ккал/моль) значения. Судя по этим показателям, наилучшие результаты получаются при использовании катализатора К2СО3, так как при этом констант скорости реакции имеет

максимальное (К макс= 0,012), а энергия активации минимальное (Е = 81,5 ккал/моль) значения.

Таблица 2.

Результаты расчета процесса газификации на ВТСУ с ПК стеблей винограда без присутствии

Время, т •lO3, с ЭКСП. аC арасч Текущий остаток Н2О С СО Н2

M 10-3, кг V •lO-3, м3

0,6 0,004 0,003 14,940 0,090 0,060 0,120 0,120

1,2 0,009 0,009 14,875 0,188 0,125 0,250 0,250

1,8 0,023 0,017 14,750 0,525 0,350 0,700 0,700

2,4 0,029 0,026 14,560 0,600 0,440 0,880 0,880

3,0 0,033 0,037 14,500 0,750 0,500 1,000 1,000

3,6 0,037 0,049 14,440 0,840 0,560 1,120 1,120

4,2 0,042 0,063 14,375 0,940 0,625 1,250 1,250

4,8 0,045 0,077 14,325 1,012 0,675 1,350 1,350

5,4 0,050 0,092 14,250 1,125 0,750 1,500 1,500

6,0 0,067 0,108 14,005 1,500 1,005 2,000 2,000

6,6 0,105 0,125 13,425 2,362 1,575 3,150 3,150

7,2 0,167 0,142 12,500 3,750 2,500 5,000 5,000

7,8 0,283 0,160 10,750 6,375 4,250 8,500 8,500

8,4 0,300 0,178 10,500 6,750 4,500 9,000 9,000

9,0 0,317 0,200 10,250 7,125 4,750 9,500 9,500

Таблица 3.

Результаты расчета процесса газификации стеблей винограда на ВТСУ с ПК в присутствии _катализатора К2СО3_

Время, т •lO3, с ЭКСП ас арсасч Текущий остаток Н2О С СО Н2

M 10-3, кг V •lO-3, м3

0,6 0,017 0,011 14,75 0,375 0,250 0,500 0,500

1,2 0,033 0,035 14,50 0,750 0,500 1,000 1,000

1,8 0,050 0,069 14,25 1,125 0,750 1,500 1,500

2,4 0,067 0,111 14,00 1,500 1,000 2,000 2,000

3,0 0,133 0,188 13,00 3,000 2,000 4,000 4,000

3,6 0,200 0,209 12,00 4,500 3,000 6,000 6,000

4,2 0,300 0,263 10,50 6,756 4,500 9,000 9,000

4,8 0,400 0,320 9,00 9,000 6,000 12,000 12,000

5,4 0,467 0,375 8,00 10,500 7,600 14,000 14,000

6,0 0,515 0,460 7,00 11,600 7,750 15,500 15,500

При проведении кинетического расчета, были

,__эксп ч

найдены также экспериментальные ((Хс ) и

расч.

расчетные

(арасч)

значения

доли

прореагировавшего вещества, а также другие параметры, касающиеся материальному балансу процесса газификации стебли винограда в СВТУ с ПК, при температурном интервале ? = 100-12000С, к числу которых относятся входные (количество текущиго остатка, водяной пар Н2О и углерод С) и выходные (моноокис углерод СО и водород Н2) продукты. Были определены механизмы изменения

количества всех этих продуктов, в зависимости времени реакции. Полученне результаты приведены в таблицах 2-7. При этом, в табл.2 приведены результаты расчета процесса газификации на ВТСУ с ПК стеблей винограда без присутствии катализатора, в табл.3 - в присутствии катализатора К2СО3, в табл. 4 - в присутствии смеси катализатора К2С1+ К2ОД3, в табл. 5 - в присутствии катализатора K2SO4, в табл. 6 - в присутствии смеси катализатора K2SO4+Na2SO4, в табл. 7 - в присутствии смеси катализатора K2SO4+NaQ, а в табл. 8 - в присутствии смеси катализатора K2SO4+Na2COз.

Таблица 4.

Результаты расчета процесса газификации стеблей винограда на ВТСУ с ПК в присутствии смеси

---------------тС2а+к2Ш3

Время, т -103, с эксп ас арсасч Текущий остаток Н2О С СО Н2

M 10-3, кг V 10-3, м3

0,6 0,021 0,016 14,682 0,476 0,317 0,635 0,635

1,2 0,042 0,041 14,375 0,938 0,625 1,260 1,260

1,8 0,058 0,071 14,125 1,313 0,875 1,750 1,750

2,4 0,083 0,104 13,760 1,860 1,240 2,480 2,480

3,0 0,104 0,146 13,480 2,344 1,563 3,125 3,125

3,6 0,142 0,177 12,875 3,188 2,125 4,250 4,250

4,2 0,200 0,215 12,000 4,500 3,000 6,000 6,000

4,8 0,300 0,253 10,500 6,750 4,500 9,000 9,000

5,4 0,450 0,291 8,256 10,125 6,750 13,500 13,500

Таблица 5.

Результаты расчета процесса газификации стеблей винограда на ВТСУ с ПК в присутствии смеси ___катализатора K2SO4_____

Время, т •lO3, с эксп ас арасч Текущий остаток Н2О С СО Н2

M 10-3, кг V 10-3, м3

0,6 0,017 0,011 14,750 0,375 0,250 0,500 0,500

1,2 0,033 0,032 14,500 0,750 0,500 1,000 1,000

1,8 0,042 0,060 14,375 0,940 0,625 1,250 1,250

2,4 0,067 0,091 14,000 1,500 1,000 2,000 2,000

3,0 0,083 0,127 13,750 1,875 1,250 2,500 2,500

3,6 0,133 0,165 13,000 3,000 2,000 4,000 4,000

4,2 0,233 0,204 11,500 5,256 3,500 7,000 7,000

4,8 0,317 0,245 10,250 7,125 4,750 9,000 9,000

5,4 0,417 0,286 8,750 9,375 6,250 12,500 12,500

Таким образом, резюмируя данные, приведенные в таблицах 1-7, а также графики, представленные на рисунках 1 -4 можно сделать вывод о том, что газификацию на ВТСУ с ПК, БМ растительного происхождения, например, стеблей винограда, в присутствии смесей катализаторов КС1+К2ТО3, K2SO4+Na2COз и K2SO4+Naa нельзя обусловливать разложением самих смесей катализаторов в указанном интервале температуры (I = 100-12000С).

В данном случае основную роль играет проникновение частиц катализатора в глубь стеблей винограда, за счет чего развивается его поверхность, уменьшается энергия активации и ускоряется процесс термической деструкции

исходного сырья (БМ). Как было указано выше, это больше всего происходит при использовании катализатора К2СО3, без каких либо смесей.

С другой стороны, экспериментально установлено, что наиболее эффективный процесс газификации БМ растительного происхождения, в горючие газы происходит при пониженных температурах (~ 8000С), вследствие чего возможно увеличение реакционного объема

термохимического реактора и повышения производительности ВТСУ с ПК. Но, при этом за счет затенения самого ПК, посредством термохимического реактора, как к.п.д., так и суммарная среднесуточная производительность ВТСУ может быть несколько снижены.

Таблица 6.

Результаты расчета процесса газификации стеблей винограда на ВТСУ с ПК в присутствии смеси __ катализатора ^804+^2864 ____

Время, т •lO3, с эксп аC арасч Текущий остаток Н2О С СО Н2

M lO-3, кг V •lO-3, м3

0,6 0,017 0,012 14,750 0,375 0,250 0,500 0,500

1,2 0,033 0,039 14,500 0,750 0,506 1,000 1,000

1,8 0,050 0,078 14,250 1,125 0,750 1,500 1,500

2,4 0,100 0,124 13,500 2,250 1,500 3,000 3,000

3,0 0,200 0,177 12,000 4,500 3,000 6,000 6,000

3,6 0,300 0,233 10,500 6,750 4,500 9,000 9,000

4,2 0,333 0,293 10,000 7,500 5,000 10,000 10,000

4,8 0,367 0,353 9,500 8,250 5,500 11,000 11,000

5,4 0,383 0,413 9,250 8,625 5,750 11,500 11,500

Таблица 7. Результаты расчета процесса газификации стеблей винограда на ВТСУ с ПК в присутствии смеси катализатора К28О4+№С1

Время, т •lO3, с эксп ас арасч Текущий остаток Н2О С СО Н2

M lO-3, кг V •lO-3, м3

0,6 0,017 0,012 14,750 0,375 0,250 0,500 0,500

1,2 0,033 0,033 14,500 0,750 0,500 1,000 1,000

1,8 0,056 0,061 14,250 1,125 0,750 1,500 1,500

2,4 0,070 0,092 14,000 1,500 1,000 2,000 2,000

3,0 0,100 0,127 13,500 2,250 1,500 3,000 3,000

3,6 0,133 0,164 13,000 3,000 2,000 4,000 4,000

4,2 0,183 0,200 12,850 4,125 2,750 5,000 5,000

4,8 0,300 0,242 10,500 6,750 4,500 9,000 9,000

5,4 0,350 0,282 9,750 7,875 5,250 10,000 10,000

6,0 0,400 0,322 9,000 9,000 6,000 12,000 12,000

Таблица 8.

Результаты расчета процесса газификации стеблей винограда на ВТСУ с ПК в присутствии смеси

Таблица 8.

Результаты расчета процесса газификации стеблей винограда на ВТСУ с ПК в присутствии смеси __ катализатора [^О.+ЫаьСОз ____

Время, т •lO3, с эксп ас арасч Текущий остаток Н2О С СО Н2

M lO-3, кг V •lO-3, м3

0,6 0,025 0,025 14,625 0,563 0,375 0,750 0,750

1,2 0,067 0,060 14,000 1,500 1,000 2,000 2,000

1,8 0,100 0,098 13,500 2,250 1,500 3,000 3,000

2,4 0,133 0,139 13,000 2,950 2,000 4,000 4,000

3,0 0,167 0,181 12,500 3,750 2,500 5,000 5,000

3,6 0,200 0,223 12,000 4,500 3,000 6,000 6,000

4,2 0,233 0,264 11,500 5,250 3,500 7,000 7,000

4,8 0,300 0,305 10,500 6,750 4,500 9,000 9,000

5,4 0,433 0,345 8,500 9,750 6,500 13,000 13,000

Список литературы

1. Ш.Д. Шахбазов, Н.А. Эюбова., Н.Г. Эфендиева и др. Исследование процесса термического разложения отходов сельскохозяйственного производства. Гелиотехника, 1988, № 4, с. 44-47.

2. М.Я. Бакиров, Н.И. Эюбова, П.Ф. Рзаев и др. Возможности использования солнечной энергии для получения горючих газов из высокоурожайных сортов растений. Гелиотехника, 1984, № 6, с. 59-61.

3. Рзаев П.Ф. Гелиоэнергоаккумулирующие установки: Автореф. дис....докт. техн. наук. Ашхабад, 1985.

4. О.М. Саламов, Ф.Ф. Алиев. Перспективы получения альтернативного топлива из различных мидов биомассы и отходов м Азербайджане. Международный научный журнал "Альтернативная энергетика и экология", 2019, № 01-03, с.25-41.

5. К.Д. Султанова, Г.А. Гашимов, Н.Н. Гаджиева, О.М. Саламов и др. Исследование влияния предварительного облучения биомассы у -квантами на выход водорода и других горючих газов, полученных на солнечной высокотемпературной энергоустановке. Международный научный журнал

«Альтернативная энергетика и экология», 2006, № 10 (42), с. 37-39.

6. Салманова Ф.А., Мустафаева Р.М., Саламов О.М. и др. Кинетика взаимодействия древесного угля с водяным паром в гелиореакторе. Colloquium-journal, Technical science, №2(54), 2020, c.14-17.

7. Эфендиева Н.Г. Физико-химические процессы гелиогазификации сельскохозяйственных отходов: Автореф. дис. канд. физ.-хим. наук. Баку, 1991.

8. А.Г. Стромберг, Д.П. Семченко. Физическая химия. Высшая школа, 1988, 497 с.

9. Ольгин А.А. Разработки технология получения синтез газа из смеси тяжелых нефтяных остатков и биомассы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Астрахань, 2019, 147 с.

10. Амелин А.Т., Зубова И.Г. и др. Химические реакторы. М: Химия, 1973, 98 с

МЕТОД УЛЬТРАФЮЛЕТОВОГО ЗНЕЗАРАЖЕННЯ ВОДИ ПРИ ВИРОЩУВАНН1 РИБИ В РЕЦИРКУЛЯЦ1ЙНИХ АКВАКУЛЬТУРНИХ СИСТЕМАХ

Семенов А.О.

доцент кафедри товарознавства, бготехнологИ] експертизи тамитно'1 справи, к.ф.м.н.

Полтавський унгверситет економжи i торггвлг ORCID: http://orcid.ore/0000-0003-3184-6925

Сахно Т.В.

професор кафедри бютехнологи та xiMiï, д.х.н Полтавська державна аграрна академiя ORCID: http://orcid.org/0000-0001-7049-4657

METHOD OF ULTRAVIOLETAL DISINFECTION OF WATER IN FISH GROWING IN RECIRCULATION AQUACULTURAL SYSTEMS

Semenov A.

Associate Professor, Ph.D. Department of commodity, biotechnology, expertise and customs Poltava University of Economics and Trade

Sakhno T.

Professor of the Department biotechnology and chemistry, Doctor of Chemical Sciences

Poltava State Agrarian Academy

Анотащя

У робот розглянуп сучасш щдходи до застосування технологш бактерицидного знезараження води при вирощуванш риби в закритих рециркуляцшних системах. Розроблена електрична система знезараження води в басейнах для риб з використанням УФ-випромшювання, що генеруеться лампами низького тиску.Запропонована установка УФ-знезараження води забезпечуе бактерицидний попк 160 Вт/м2. Для басейну з об'емом води 300 м3 бактерюлопчна чистота води забезпечуеться одшею установкою потуж-шстю 480 Вт з опромшенням не менше 80 Дж/м2.

Abstract

The paper considers modern approaches to the use of bactericidal water disinfection technologies when growing fish in closed recirculation systems. An electrical system for water disinfection in fish pools using UV radiation generated by low pressure lamps has been developed. The proposed UV water disinfection unit provides a bactericidal flow of 160 W/m2. For a pool with a water volume of 300 m3, the bacteriological purity of water is provided by using one 480 W unit with an irradiation of at least 80 J/m2.

Ключов1 слова: аквакультура, вирощування осетрових риб, установка замкненого водопостачання, УФ-дезшфекщя води.

Keywords: aquaculture, sturgeon farming, recirculating aquaculture systems, UV water disinfection.

Постановка проблеми

За останш роки в Укра!ш, як i в рядi шших кра!н, все б№шого значення набувають iндустрiа-льш методи розведення об'ектш аквакультури, в число яких входить вирощування риби в басейнах з використанням тепло! води енергооб'екпв в оборо-тних системах водопостачання та установок iз за-мкнутим циклом водопостачання - установок за-мкненого водопостачання (УЗВ) [17,20].

Найбшьш поширеним з вищеназваних методiв культивування риби вважаеться !! вирощування в УЗВ системах. З свггово! практики вщомо, що при

використанш дано! технологи досягаються висок! темпи зростання риби при мiнiмальних кормових та енергетичних витратах. При таких умовах забезпе-чуеться незалежнiсть виробництва вiд умов зовшш-нього середовища, з'являеться можливють оптимь зацii гiдрохiмiчного режиму для вирощування практично будь-яких видiв пдробюнпв. Одним з перспективних об'ектiв культивування в УЗВ мо-жна по праву вважати рiзнi види осетрових, що характеризуются якiсними показниками i високою швидкiстю росту [21].