Альтернативные виды топлива

Активована суміш получая властивості «БДП» поступає по трубопроводу 23 в технологічну ємність 24, а потім - в сепаратор 26 при відкритому крані 25. В сепараторі 26, суміш розділяється на фази «біодизель» и «водно- гліцеринова суміш», потім кожна фаза поступає в відповідності ємності 27 і 28. Далі «водно - гліцеринова суміш» подається з ємності 27 в фільтр вологоочисник 29, де розділяється на гліцерин і воду. Гліцерин зливається в ємність 30, а волога (вода ) в ємність 31.

В результаті готова продукція «БДП» з ємності 27 по трубопроводі 32 при відкритому крані 33 через витратомір 34 видається споживачеві. Гліцерин може бути використаний при виробництві кормових добавок для птиць.

В режимі 2 . Установка працює при закритому крані 14 и відкритих кранах 15 і 16 для потрапляння відповідних компонентів (метанолу і каталізатора ) через колектор 13 в порожнину розрідження «Р» дозатора змішувача 10. Технологічний процес отримання «БДП» аналогічний роботі в режимі 1.

В режимі 3. Установка працює при закритих кранах 15 і 16 бака 35 и відкритому крані 14 для потрапляння «ДТ» нафтового походження через трубопровід 13 порожнину розрідження «Р» дозатора змішувача 10. В подальшому подібним чином, як і по п.п.1 і 2, протікає технологічний процес отримання «БДП» на основі диспергуваня «ДТ» і «РМ».

Установка апробована в умовах агровиробництва, отримані результати наведені у таблиці 1.

Таблиця 1. Показники біодизельного палива та дизельного палива нафтового походження

ВИСНОВКИ

Універсальна установка для виробництва біодизельного палива випробувана в ЮНТЦ (УААН), отримані обнадіюючи результати, а саме:

біодизель по своїм фізико - експлуатаційним властивостям практично не відрізняється від дизельного палива нафтового походження;

викиди відпрацьованих газів значно зменшуються;

викиди твердих частин зменшуються до 50 %;

працездатність дизелів практично не змінюються без конструктивної модернізації основних вузлів і агрегатів;

робота дизельних двигунів на біодизелі екологічно безпечна, що має більше значення для захисту навколишнього середовища;

продуктивність установки 1100 л/год. біодизеля. Установка може бути використана для забезпечення біодизелем агровиробництва, враховуючи простоту її конструкції, продуктивність и невеликі габаритні розміри, а також можливість вирощування рапса в Україні.

Виробництво біодизеля можна легко організувати, в т. ч. умовах фермерського господарства. Вартість біодизеля в даний час не перевищує вартість традиційного нафтового дизельного палива і має тенденцію до зниження. Біодизель отримав широке розповсюдження в багатьох країнах світу. Серед яких, Германія, Австралія, Австрія, Чехія, Франція, Італія, Швеція, США, а також інші країни. Спеціалісти по моторній техніці вважають біодизель кращим паливом для двигунів з самозапалюванням. Спираючись на закордонний досвід, розроблена нами установка буде корисною для вирішення проблем забезпечення агро виробництва України дизельним паливом.

ЛІТЕРАТУРА

1. Білл Вэйзон. Перспективи і задачі постачань олії на біодизельный ринок Єс-Україна.: Олійно-жировий комплекс, №4(7) 2004, с. 70-71.

2.Г.Є. Топілін, С.М. Умінський. Гідродинамічна установка для отримання біодизельного палива. Патент на корисну модель UA 31463 C10L8/00 Заявлено 05.12.2007. Опубл.10.04.2008. Бюл .№7

3.G.Topilin, S.Yminski,Y.Yakovenko. Biodiesel fuel FOR AGRICULTURAL MACHINERY. POLISH ACADEMY OF SCIENCE DEPARTAMENT IN LUBLIN. COMMISSION OF MOTORIZATION AND POWER INDUSTRY IN AGRICULTURE. TEKA. LUBLIN. 2008. Volume 8-7 . p 283-287

ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЛОКАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДООБЕСПЕЧЕНИЯ

Разроботана и апробирована в условиях агропроизводства гидродинамическая установка для нагрева жидкостей, позволяющая внедрить энергозберегающие технологии получения тепла.

ВСТУПЛЕНИЕ

В сложившейся ситуации дефицита и дороговизны печного топлива, нет актуальнее проблемы, чем гарантированная поставка тепла для потребителей аграрного сектора. В связи с этим перед наукой стоит важнейшая задача создания и внедрения энергосберегающих технологий и малогабаритного оборудования для обеспечения теплом агроцехов, помещений фермерских и крестьянских хозяйств, сельских дошкольных и школьных учреждений, объектов здравоохранения и быта.

МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ

Цель работы - обосновать и разработать энергосберегающую гидродинамическую установку, которая обеспечивает эффективное протекание технологических процессов в агропроизводстве, нуждающихся в нагреве жидкостей, а также отоплении производственных, обитаемых социальных помещений и других объектов.

Сообразуясь с целью исследования, нами разработана на уровне патента [1] гидродинамическая установка (теплогенератор), предназначенная для термообработки бытовых и технологических систем теплоснабжения кавитационно-термическим методом и применяемая в составе систем отопления и горячего водоснабжения. На рис. 1 представлена общая схема предлагаемой гидродинамической установки нагрева жидкости.

Установка имеет приводной электродвигатель 1, муфту 2, которая соединяет насос 3, бай - пас 4, излучатель 5, краны 13, 14, 15, 16, 17, которые предназначены для регуляции процесса, манометр 11, емкость 9, термометр 12.

В основу установки нагрева жидкости положен гидродинамический излучатель, который превращает энергию турбулентной затопленной струи жидкости в тепловую энергию, нагревая жидкость. Конструктивная схема гидродинамического излучателя представлена на рис. 2. Наиболее целесообразным является механизм гидродинамического излучения за счет пульсации кавитационной области, которая образуется между соплом 2 и препятствием 3 (рис. 2).

Рис.1. Схема гидродинамической установки нагрева жидкости.

Рис.2. Схема гидродинамического кавитатора.

Отбивающие поверхности могут быть выпуклыми, плоскими и вогнутыми. Лучшим в энергетическом отношении является вогнутый отражатель в виде лунки. Гидродинамический излучатель работает под давлением жидкости, которая создается насосной станцией.

Гидродинамический излучатель имеет входной 4 и выходной 5 штуцер (рис. 2), причем диаметр выходного штуцера 1,5-2,0 раза больше входного (рис. 2).

Гидродинамический излучатель состоит из корпуса 1, в котором расположенные сопло 2 и отражатель 3, регулировочного устройства 6 и завихрителя потока жидкости 7.С помощью механизма регуляции 6 можно изменять величину зазора между соплом и отражателем излучателя.

Излучатель настраивается установкой определенного зазора между соплом и отражателем. Оптимальный зазор - 2,9 мм. Контроль режима работы излучателя осуществляется с помощью специального акустического датчика (гидрофона). В большинстве случаев настраивать излучатель можно на слух по максимуму звучания акустического режима.

Гидродинамический излучатель 5 вмонтированный в нагнетающую магистраль установки (рис. 1), вход которой соединен с насосом 3 через бай-пас 4, а выход подключен трубопроводом к технологической емкости 9. На входе излучателя установлен завихритель 6 для повышения интенсивности закручивания жидкости с целью предыдущего нагрева, выполненный в виде втулки с двухзаходной внутренней резьбой.

Гидродинамическая установка работает таким образом: в режиме нагрева жидкости при включении приводного электродвигателя 1 через муфту 2 начинает работать насос 3 и всасывает жидкость из емкости 9 по магистрали 18 во всасывающую магистраль насоса 3, при этом краны 13, 15, 16 должны быть закрытыми, а краны - 14, 17 открытыми. Краном 14 регулируется предыдущее рабочее давление нагнетающей магистрали, которое контролируется манометром 11. Жидкость под давлением проходит по нагнетающей магистрали 7 и попадает в излучатель 5, где проходит нагревание жидкости. Краном 14 регулируется рабочее давление в излучателе 5.

Жидкость, которая прошла по магистрали через излучатель попадает в емкость 9, при этом кран 15 открытый. Этот режим повторяется несколько раз для нагревания жидкости до определенной температуры, которая контролируется термометром 12.

Нагретая жидкость через открытый кран 16 и магистраль подается к потребителю 10, при этом кран 16 открытый.

Предложенная установка для нагрева жидкости обеспечивает снижение расхода энергии в несколько раз, уменьшение металлоемкости и увеличение производительности оборудования и позволяет повысить качество и пищевую ценность с.х. продукции в условиях мини цехов и фермерских хозяйств.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Предлагаемая гидродинамическая установка изготовлена и апробирована в условиях агропроизводства, получены положительные результаты (см. табл.1).

Таблица 1. Сравнительная характеристика стоимости 1кв.м площади помещения обогреваемого различными топливными агрегатами (по данным Инютина С.В.)

В процессе испытаний установлено, что в сравнении с классическими нагревателями (тэны, котлы и проч.) гидродинамический излучатель имеет ряд существенных преимуществ, которые обеспечивают его эффективное использование:

- при одинаковой производительности имеет на порядок меньшие габариты;

- за счет высокого КПД превращения энергии потока в энергию ультразвуковых колебаний потребляет значительно меньшую мощность на привод (1,1 кВт при производительности 2,5 м. куб/час.);

- обеспечивает гибкую регуляцию производительности (от 0 до 2,5 м. куб/час);

- не имеет движущихся частей, что обуславливает его высокую надежность в эксплуатации и высокий ресурс;

- затрата электроэнергии снижается на 20-30% в сравнении с классическими теплогенераторами. Нагрев жидкости непосредственно в объеме при ее движении, обеспечивает экологическую чистоту, исключает изменение качества состава жидкости, появление накипи и других неблагоприятных явлений в нагреваемой жидкости. Нагрев жидкости осуществляется в одном узле без применения нагревательных элементов, что обеспечивает простоту системы нагрева, эффективность и безопасность эксплуатации установки. За счет модульности конструкции и широкого типоразмера установок производительность может быть любая. Использование современной автоматики позволяет обеспечить автоматический режим работы установки и полный контроль технических параметров продукта нагрева. Потребитель получает горячую воду по заданным температурным параметрам. За счет автоматизации процесса, отпадает необходимость в постоянном обслуживающем персонале. Оборудование может монтироваться в здании потребителя и включаться в существующую систему подачи горячей воды.

Техническая характеристика установки:

принцип действия- гидродинамический;

рабочая жидкость - вода, масло, другие жидкости;

потребляемая мощность, кВт - 1,7 - 5,5;

напряжение, В - 380;

Тепловая производительность, ккал/час от 6000 до 24000

Скорость нагрева жидкости в установке, град/мин - 2,4 - 4,0

температура нагрева - до 140 *С;

кпд - 99%;

условия работы - пожаробезопасна;

габаритные размеры, мм: 700х300х400

вес, кг - от 18 до 46;

технологический процесс - автоматизирован.

Разработанная установка по патенту [1] может быть использована в системах отопления помещений, прямого горячего водоснабжения, горячего водообеспечения через бойлер или с вентиляционным калорифером. В качестве примеров использования гидродинамической установки на рис.3 и рис.4 приведены характерные схемы соответственно для локального отопления (рис.3) и горячего водоснабжения (рис.4) [2].

Полагаясь на типовые схемы, (рис.3, рис.4) опытно-экспериментальные установки внедрены в МП "МНЗ" и фермерских хозяйствах Беляевского и Савранского районах Одесской области. Одновременно считаем необходимым отметить, что гидродинамический кавитатор по патенту [1], благодаря модульно - блочному конструктивному исполнению может быть широко использован ( кроме получения тепла) в различных процессах, а именно:

диспергирование ( эмульгирование) - ( глубокое измельчение или перемешивание среды или компонентов на молекулярном уровне с сохранением однородности смеси на 90 и более суток);

утилизация жидких нефтешламов и превращение его в топливо (создание стабильных топливных эмульсий из нефтешлама);

обработка обводненного мазута с целью экономии до 18%;

для обеззараживания и очистки воды безреагентными способами;

для обработки дизельного топлива с целью его экономии, уве-личения фильтруемости, снижения зольности, температуры застывания, температуры вспышки;

для обработки нефти с целью увеличения выхода светлых нефте-продуктов;

производства биодизельного топлива;

мойки стеклотары и деталей;

сушки фруктов лекарственных трав и лесоматериалов;

пастеризации молока и соков;

производства лицитина и кормовых добавок;

производства красок, олифы и других строительных смесей.

Рис.3. Схема локального отопления здания. 1-теплогенератор, 2-циркуляционный насос, 3- пульт управления, 4- батареи водяного отопления, 5- бак-накопитель горячей воды.

Рис.4. Схема горячего водоснабжения душевой. 1-теплогенератор, 2-циркуляционный насос, 3- пульт управления, 4- датчик температуры, 5- бойлер-теплообменник , 6- первичный контур теплообменника, 7- бак первичного контура.

ВЫВОДЫ

Гидродинамическая установка по своим техническим характеристикам и функциональным возможностям обеспечивает энергосберегающие требования, предъявляемые к системам локального отопления помещений и горячего водоснабжения, апробирована в реальных условиях эксплуатации, может быть использована в цехах аграрного сектора и в быту.

ЛИТЕРАТУРА

1. Топилін Г.Е.,Умінський С.М. Гідродинамічна установка для нагрівання рідини, Патент на корисну модель UA 31462 F25B29/00 .Заявлено 05.12..2007. Опубл.10.04.2008. Бюл .№7.

ДВОХСТУПЕНЕВА ОЧИСТКА РОСЛИННОЇ ОЛІЇ

Розроблена установка для двохступеневої очистки рослинної олії та приставлені результати досліджень якості сировини та готової продукції.

ВСТУП

Важливим етапом у виробництві рослинної олії слугує процес її очистки від фосфатидів, механічних і інших небажаних домішків. Найбільш ефективним способом очистки олії тонкодисперсних частин є фільтрація. Суть її являється у протіканні олії через досить дрібні отвори фільтруючої перегородки. Олія проходить через отвори фільтруючих елементів, а частинки, розмір яких більше розмірів отворів , затримуються на її поверхні, утворюючи осадок. В залежності від якості фільтруючої перегородки і режиму фільтрації (тиск, температура, час т. д.) можна досягти різного ступеня очистки олії.

Відома існуюча установка для очистки рослинної олії типу „ФП2-3000" [1] за одноразовий прохід через фільтруючі перегородки. Фільтруючі елементи встановлюються у фільтрпресі, який вміщує в собі цілий ряд розміщених послідовно рам і плит. Кожна плита обгортається фільтруючою тканиною так, щоб дві плити з двох сторін і рама, яка знаходиться між ними, утворювала самостійний фільтруючий елемент.

Основні недоліки установки „ ФП2-3000 " :

великі габаритні розміри;

складність конструкції;

висока енергомісткість;

низька надійність роботи із-за постійних неполадок рамок.

З цих причин установка не знайшла практичного використання в умовах агровиробництва.В Україні серійно виготовляється установка типу „ВНП" [2]. Установка виконана у виді фільтрів „ВНП" з напірними пластинчастими фільтруючими елементами, а також гідростанція, технологічні ємкості, контрольно-вимірювальна апаратура (манометр, термометр) з'єднувальна арматура [2]. Основні її технічні характеристики, наприклад „ВНП-6": площа фільтрування 5,9м2; габаритні розміри 650*2250 мм, вага 560кг. Ціна установки „ВНП" від 7000-50000 у.о.

Недоліки установки типу „ВНП" :

складна конструкція;

низька ремонтопридатність;

велика працемісткість технічного обслуговування.

Головним недоліком очищення олії на цій установці є невідповідність вимогам ГОСТ-1129-93 „Олія соняшникова. Технічні умови" по тонкій очистці і освітленню продукції . Тому установка „ВНП" не прийнятна для використання в умовах міні-цехів агровиробництва.

МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ

Мета роботи - обґрунтувати та розробити малогабаритну установку для тонкої очистки рослинного олії. Розроблена малогабаритна установка для двохступеневої очистки рослинної олії [3].

На рис. 1. представлена принципова схема установки. Установка має приводний електродвигун (1), муфта (2), яка з'єднує насос (3), бай-пас(4), з'єднувальну арматуру з кранами (12), (13), (14), (15), (20), (21), які призначені для регулювання процесу очистки олії, контрольно-вимірювальну апаратуру ( манометр (18), термометр (19)), ємкість (11) для сировини (неочищеної олії ) і ємкість (10) для готової продукції ( очищеної олії).В основу установки покладено фільтр (5), для двохступеневої очистки рослинної олії (рис.1.). Фільтр (5) складається з корпуса (6) циліндричної форми. В середині в порожнині корпуса (6) встановлюється каркас жорсткості (16), обгорнутий фільтруючим елементом (7) ( бельтинг-тканина , міткаль, тканина із синтетичного волокна-лавсан, капрон або дрібна сітка). По центру вертикальної осі вмонтований керамічний фільтр (8), в середині каркаса жорсткості (16) для тонкої очистки. Вхід фільтра(5) олієпроводом (17) через бай-пас (4) з'єднаний з виходом насоса (3), а вихід фільтра (8) під'єднанний до ємкості (10) готової продукції (очищеної олії).

Очистка олії від механічних домішок, фосфатидів і інших небажаних речовин здійснюється у два етапи, а саме :

- попередня очистка олії бельтинг-тканиною;

- тонка очистка мікрофільтрація олії керамічним фільтром.

Комплексна очистка олії реалізується в одному фільтрі (5), розділеному на два рівні 1 і 2 ( рис.1.).

Установка працює таким чином : в робочому режимі при вмиканні електродвигуна (1) через муфту (2) починає працювати насос (3) і всмоктує олій із ємкості (11) по магістралі, з'єднуючи ємкість (11) з насосом (3), при цьому крани (12), (13) повинні бути відкритими, а краном (21) бай-пас регулюється попередній робочий тиск в системі, який контролюється манометром (19). Температура олії фіксується термометром (18). При відкритому крані (13) під тиском олій проходить по магістралі у фільтр (5), де на 1-ому етапі попередньо очищається, проникаючи через фільтруючий елемент (7). Потім попередньо очищений олій проходить через керамічний фільтр (8) у порожнину - 2 друга ступінь (мікрофільтрація). При відкритому крані (20) очищений олій по олієпроводу (9) потрапляє в ємкість (10) як готовий продукт.

При засмічені фільтруючих елементів (7),(8) фільтра (5) очищається стисненим повітрям у зворотному напрямку. Злив забруднення здійснюється відкриттям крану (14).

Рис. 1.Установки для двохступеневої очистки рослинної олії

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Запропонована установка виготовлена та апробована в умовах агровиробництва, отримані результати наведені в таблиці 1.

Таблиця1. Показники якості соняшникової олії після двохступеневої очистки

Із таблиці 1 можна побачити, що очищена на запропонованій установці олія, відповідає вимогам ГОСТ 1129-93 „Олії соняшникови. Технічні умови".

Розроблена установка має ряд переваг:

простота в обслуговуванні;

не накопичується осад (кислотне і перекисне число);

освітлення рослинної олії;

відсутні втрати олії в технологічному процесі;

витрата електроенергії зменшується на 20 - 30 % у порівнянні з існуючими фільтрами;

висока надійність в експлуатації.

ВИСНОВКИ

В результаті експерименту доказано, що установка забезпечує комплексну очистку олії від фосфатидів, механічних і інших домішок. Якість очищеної олії відповідає вимогам державного стандарту. Установка за своїми техніко-економічними характеристиками може бути використана в міні-цехах агровиробництва.

Страницы: 1, 2, 3