CC BY
9
7. Зубехин А.П. Кристаллохимия и минералогия / А.П. Зубехин, М.М. Лось. - М. : Изд-во "Новочеркасск", 1989. - 88 с.
8. Патнис А. Основные черты поведения минералов : пер. с англ. М.А. Богомолова / А. Пантис, Дж. Мак-Коннел. - М. : Изд-во "Мир", 1983. - 304 с.
9. Проблемы определения реальной структуры глауконитов и родственных тонкодисперсных филлосиликатов / отв. ред. Д. Архипенко. - Киев-Новосибирск : ВО "Наука", 1993. -200 с.
10. Яременко В. А. Исследование процессов набухания и реологических свойств дисперсии монтмориллонита и палыгорскита при действии электролитов, ПАВ и температур : авто-реф. дисс. на соискание учен. степени канд. хим. наук: спец. 02.00.11 - "Коллоидная химия" / В. А. Яременко. - К., 1980. - 21 с.
11. Петрушка 1.М. Внутршньодифузшна кшетика процесу адсорбци барвнигав природ-ними сорбентами / 1.М. Петрушка // Восточно-европейский журнал передовых технологий. -2011. - № 4/б (52). - С. 15-17.
Петрушка И.М., Тарасович О.Д., Петрушка К.И. Характеристика распределения диаметра пор природных и модифицированных сорбентов
Определены характеристики распределения пор природных дисперсных сорбентов и их роль в диффузионных массообменных процессах сорбции. Установлено, что при модифицировании монтморилонитовых пород Ильницкого месторождения серной кислотой увеличивается количество переходных и макропор, изменяется соотношение распределения и диаметра пор, повышается селективная способность к загрязнителям в жидкой среде.
Ключевые слова: сорбенты, адсорбция, сточные воды, поры.
Petrushka I.M., Tarasovych O.D., Petrushka K.I. Characteristic of dispersed pores' diameter of natural and modified sorbents
Dispersed pores of natural dispersed sorbents and their role in diffusion mass-transfer processes of sorption are described. Amount of transition pores and macro-pores increase during modifying the montmorylonited rocks of Ilnytsk deposit with sulphate acid. Relation of distribution and diameter of pores changes, selective ability to contaminants increases in liquid medium.
Keywords: sorbents, adsorption, waste water, pores.
УДК 697.92 Астр. Ю.В. Фурдас1 - НУ "Льв1вська полгтехтка
ВИЗНАЧЕННЯ ПОТУЖНОСТ1 СИСТЕМИ П1Д1ГР1ВУ ПОБУТОВОГО Б1ОРЕАКТОРА
Встановлено та проаналiзовано залежносп змши теплового стану рщини в ореакторi вщ температури зовшшнього пов^ря в холодний перюд року за рiзних товщин теплово! iзолящi. Пщтверджено дощльшсть використання теплово! iзолящi для зменшення тепловтрат резервуару бюгазово! установки. Визначено кшьгасть теплоти необхщно! для пвд^ву метантенка. Результати дослщжень представлено у графiчному та емшричному виглядг
Ключовг слова: бюгазова установка, бюреактор, метантенк, температурний режим, бюгаз.
Актуальшсть роботи. Основною умовою роботи будь-яко! бюгазово! установки е тдтримання обраного постшного температурного режиму в середин резервуару, незалежно вщ температури навколишнього середовища.
1 Наук. кер1вник: доц. В.М. Желих, канд. техн. наук
Метаноутворювальш бактерп в безкисневих умовах можуть видшяти бiогаз в температурному дiапазонi вщ 0 °С до 70 °С.
Перiодична змiна температури оргашчно! сировини в метантенку збiльшуe тривалiсть процесу бродшня. Чим бiльше вiдхилення значень температури вщ необхщно! для анаеробного процесу, тим бшьший час розкладу бiомаси. Наприклад, у разi пониження температури з 50 °С до 40 °С i тдтри-мання цього значення протягом двох дiб iз подальшим пiдвищенням 11 до 50°С вихiд бiогазу протягом юлькох наступних дiб зменшуеться приблизно на 11 %, а у разi пiдтримання температури 40 °С протягом п'яти дiб - на 37 %. Повна зупинка процесу метаноутворення вщбуваеться внаслiдок зниження температури бюмаси вiд 50 °С до 20 °С i пiдтримання такого температурного режиму протягом п'яти дiб [1]. Тому виникае потреба забезпечувати бюреак-тор необхiдною кiлькiстю теплово! енергп пiд час усього циклу бродшня.
Щоб пiдтримувати необхiдну температуру, потрiбно постiйно здiйснювати теплопостачання до зброджувально! маси. Для пiдiгрiву субстрату використовують теплообмiнники, якi розташованi в середиш бь ореактора або поза його межами. Для зменшення тепловтрат у холодний пе-рiод року стшки резервуару облаштовують теплоiзоляцiйним матерiалом.
Мета та завдання. Встановлення закономiрностей змiни потужностi системи пiдiгрiву бюреактора iз врахуванням температури навколишнього середовища i теплово! iзоляцil рiзноl товщини.
Експериментальн1 досл1дження та 1'х ана. из. Вибiр кiлькостi та умов проведення дослiдiв експериментальних дослiджень, необхiдних для визна-чення теплово! потужностi системи пда^ву бiореактора, проводили на осно-вi планування експерименту. При цьому визначальними факторами була температура довюлля /з, °С i товщина теплово! iзоляцil 3, м.
Температуру навколишнього середовища та температуру сировини вимiрювали електронним термометром 0Я-Ш8003 з зовшшшм та внутрiшнiм давачем. Щд час проведення дослiджень товщина теплово! iзоляцil з мше-рально! вати змшювалась вiд 0,05 м до 0,15 м, а температура зовшшнього по-вiтря знаходилась в межах вщ -0 °С до -20 °С
Необхiдну кiлькiсть дослiдiв визначали за формулою [2]:
У цш залежностi: р - кшьюсть рiвнiв факторiв експерименту, р = 2; к - кшьюсть факторiв, к = 2. Отже, кшьюсть дослдав дорiвнювала N = 22 = 4. Для визначення впливу вказаних факторiв проводили повний факторний експери-мент, що складався з чотирьох дослiдiв. На табл. наведено план-матрицю двофакторного експерименту.
Функцiя вiдгуку е кшьюсть теплоти, що втрачаеться через стшку резервуару Q, Вт. Для кожного з дослдав кшьюсть теплоти визначали як се-редне арифметичне вщ суми мюцевих значень:
N = рк.
(1)
Q = К , Вт,
К I=1
(2)
де: К - кшьюсть певних мiсцевих значень юлькосп теплоти Q; 1 - порядко-вий номер мiсцевого значення юлькосп теплоти.
Табл. План-матриця повного факторного експерименту 2к при к = 2
№ з/п дослщв Визначальш фактори Функц1я вщгуку
х1 (Гз) х2 (ё)
1 2 3 5
1. +1 +1 У
2. -1 +1 У
3. +1 -1 У
4. -1 -1 У
Результати факторного експерименту процесу описували математич-ною моделлю полiнома вигляду:
у = Ь0 + Ь1х1 + Ь2х2 + Ь\2х\х2, (3)
де Ь0...,Ь12 - коефiцieнти рiвняння регресп, як обчислювалися за формулою:
1 Ы —
¿1 = -1х]гуг, } = 0,1,...,к . (4)
™ ¿=1
де: 1 - номер фактора; хц - кодоване значення фактора в дослщц yi - се-редне значення змшно1 стану за п паралельними дослiдами i-го рядка, яке визначаеться:
— 1 п
Уг = ~£Уги , (5)
п г=1
де и - поточний номер паралельного дослщу з N вимiрювань; п - кшьюсть паралельних дослдав, якi проводились за однакових температурних умов.
За результатами регресшного аналiзу апроксимуючий полшом набув вигляду:
у = 80,3 + 8,8х1 +13,6х2 + 20,4х1х2. (6)
На пiдставi аналiзу коефщенлв рiвняння регресп можна зробити вис-новок, що найбiльший вплив на функщю вiдгуку виявляе фактор х2 - товщи-на теплово1 iзоляцil ё, м. Фактор х1 - температура навколишнього середови-ща Гз, °С впливае меншою мiрою. Чисельне збшьшення вхiдних факторiв веде до зростання функцп вiдгуку, а зменшення 1х - до 11 спадання.
Дослщження проводили на експериментальнiй установщ, що зображе-на на рис. 1. Установку виготовлено з пластику i вона становила цилщдричну емшсть об'емом 30 л., та була заповнена рщиною на 70 %. Температурний режим приймали постшним i пiдтримували системою пiдiгрiву в межах 40 °С.
Експериментальнi дослщження проводили в два етапи.
Першим етапом було визначення залежносп змши температури рщи-ни в бiореакторi вiд температури довкiлля. Результати дослщження на уста-новцi, iзольованiй мшеральною ватою товщиною 0,05 м, 0,1 м та 0,15 м iз ко-ефiцiентом теплопровiдностi 0,045 Вт/м2, представлено на рис. 2.
Рис. 1. Схема експериментальноИустановки
41 40,» 40,6 40,4 40,2 40 39,8
. гв, °С |
)о V
О о
13, "С
-10
-15
-20
41<
40,8 40,6 40,4 40,2 40 39,8
/ч
О)
13, "С
-5
-10
-15
-20
41^
40,8 40,6 40,4 40,2 40 39,8
> в)
V А
л---
13, °С
О експериментальш даш -розрахунков1 даш
0
-5
-10
-15
-20
Рис. 2. Залежностг змти температури рiдини в бiореакторi вiд температури навколишнього середовища зарiзних товщин тепловоИ iзоляцii:
а) 8=0,05 м; б) 8 =0,1 м; в) 8=0,15 м
З рис. 2 видно, що температура рщини 1в залишалась поспйною i зна-ходилась в межах ~ 40 оС незалежно вщ температури зовтшнього пов^я /з та товщини теплово! iзоляцil 8. Це свiдчить про те, що температурний режим не змiнювався i був стабшьним. Оскiльки внутрiшня температура залишалася постiйною, а температура зовнiшнього пов^я змiнювалася, то спостерта-лась змша тепловтрат резервуару.
Другим етапом дослщжень було встановлення кiлькостi теплоти, не-обхщно! для пiдiгрiву резервуару за обрано! товщини теплово! iзоляцil i виз-наченого дiапазону температур зовтшнього повггря.
Результати дослiджень зображено на рис. 3.
Рис. 3. Залежтсть тепловтрат бюреактора вiд температуры навколишнього середовища зарiзних товщин тепловоз Ьоляци:
1) ё=0,05 м; 2) 3=0,1 м; 3) 3=0,15 м
Проаналiзувавши отримаш результати дослщжень, можна зробити висновок, що потужшсть системи пад^ву, яка компенсуе тепловтрати бь ореактора прямо пропорцiйна температурi зовнiшнього повiтря i не пропор-цiйна величинi товщини теплово! iзоляцil. Графiчна залежнiсть (рис. 3) була апроксимована i отримано емпiричний вираз:
Q = 12,11 - 47,03-5-0,3 • Гз +1,17-5-Гз (7)
Графiчну залежнiсть необхщно: кiлькостi теплоти для на^ву бюреак-тора вiд температури зовшшнього повiтря представлено на рис. 4. При цьому розглядавли резервуар об'емом 1 м3, iзольований мшеральною ватою товщи-ною вiд 0,05 м до 0,15 м з постшним температурним режимом метаноутво-рення 40 °С.
Рис. 4. Залежтсть тепловтрат бюреактора об'емом 1 м3 вiд температури навколишнього середовища зарiзних товщин тепловоз Ьоляци:
а) 3=0,05 м; б) 3 =0,1 м; в) 3=0,15 м
Цю графiчну залежтсть було апроксимовано i отримано рiвняння:
Q = 303,8-1407,9-5-7,6• Гз + 35,2 •5• Гз. (8)
За допомогою отримано! графiчноl та емшрично! залежностей можна визначити необхщну потужшсть системи пщ^ву бюреактора для рiзних товщин теплово! iзоляцil та температур зовнiшнього повiтря.
Висновки. Отримано залежност змiни потужностi системи теплоза-безпечення метантенку вiд температури довкшля i товщини його теплово! iзоляцil. Встановлено, що температура бюмаси Гв залишалась постiйною i зна-ходилась в межах ~ 40 °С незалежно вiд температури зовшшнього повггря та
товщини теплово! iзоляцп. Визначено, що тепловтрати бюреактора прямо пропорцiйнi температурi навколишнього середовища i не пропорцiйнi величин товщини теплово! iзоляцп.
Л1тература
1. Биомасса как источник энергии : пер. с англ. / ред. С. Соуфер, О. Заборски. - М. : Изд-во "Мир", 1985. - 138 с.
2. Возняк О.Т. Основи наукових дослщжень у будiвництвi / О.Т. Возняк, В.М. Желих. -Л^в : Вид-во НУ "Львiвська полiтехнiка", 2003. - 173 с.
3. Кравченко В.П. Исследование теплового режима в закрытых ограниченных объемах, подверженных интенсивным тепловым полям высокой температуры / В.П. Кравченко, Н.И. Шут // Проблемы управления и информатика. 2000. - № 2. - С. 80-83.
4. Желих В. Патент на корисну модель № 57360 - Бюгазовий реактор / В. Желих, Ю. Фурдас.
Фурдас Ю.В. Определение мощности системы подогрева бытового биореактора
Установлены и проанализированы зависимости изменения теплового состояния жидкости в биореакторе от температуры наружного воздуха в холодный период года при различных толщинах тепловой изоляции. Подтверждена целесообразность использования тепловой изоляции для уменьшения теплопотерь резервуара биогазовой установки. Определено количество теплоты, необходимой для подогрева метан-тенка. Результаты исследований представлены в графическом и эмпирическом виде.
Ключевые слова: биогазовая установка, биореактор, метантенк, температурный режим, биогаз.
Furdas Yu.V. Determining the power of heating system of household bioreactor
The article determines and analyzes changes in the thermal state of the liquid bioreactor from ambient temperature in the cold season at different thicknesses of thermal insulation. The expediency of the use of thermal insulation to reduce heat reservoir biogas plant. The amount of heat required for heat digesters is singled out. The results of research are presented in graphical and empirical form.
Keywords: biogas plant, bioreactor, digesters, temperature regime, biogas.
УДК 662.818 Доц. О.О. Шепелюк, канд. техн. наук;
доц. М.М. Копанський, канд. техн. наук; асист Р.Й. Салдан, канд. техн. наук - НЛТУ Украши, м. Львiв
ВИКОРИСТАННЯ В1ДХОД1В ЦЕЛЮЛОЗНО-ПАПЕРОВОГО ВИРОБНИЦТВА У ВИГОТОВЛЕНН1 ПАЛИВНИХ МАТЕР1АЛ1В
Проведено анатз використання вiдходiв целюлозного виробництва з метою створення новггшх паливних матерiалiв. Розроблено методику, здшснено експери-ментальш дослщження та отримано значення основних фiзико-механiчних показни-юв виготовлення паливних матерiалiв на основi скопу та вiдходiв люопильного ви-робництва.
Актуальшсть. Потреба людства в енергоношях постшно зростае. Це зумовлено значним приростом населення, зростанням попиту виробництв в енергоношях, зростанням потреб людини в нових видах продукци, зменшен-ням запашв легких та важких вуглеводшв. Тепершня життедшльшсть людини призводить до зменшення площ1 л1с1в, що е основним, протягом еволю-
