Альтернативные виды топлива

Установка конструктивно виконана по модульно - блочному типу, універсальна [4]. Універсальність установки передбачується її можливістю працювати в трьох режимах, а саме:

Отримання «БДП» на основі диспергування холодно пресованого очищеного рапсового масла (РМ), дизельного палива (ДП) нафтового походження і метанолу (М), з впливом каталізатора (К).

Отримання «БДП» на основі чистого метилового ефіру (МЕ), з динамічно активізованої суміші (РМ) и (М) обробленого каталізатором (К) .

Отримання «БДП» з суміші «ДТ» и «РМ» диспергуванням компонентів на молекулярному рівні.

Рис.1. Універсальна установка для виробництва біодизельного палива.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ

Універсальна установка працює в режимах 1, 2 и 3 таким чином:

В режимі 1 - крани 14; 15; и 16 бака 35 відчинені для проходження в дозатор змішувач 10 всіх компонентів. При включенні приводного електродвигуна 3 через муфту 4 починає обертати гідронасос 5, який всмоктує «РМ» з ємності 1 в бай - пас 6 и напірну магістраль 8, установки.

Після цього краном 6 бай паса регулюється робочий тиск в магістралі 8, який контролюється манометром 36. Рапсове масло під тиском проходить по напірній магістралі 8 при відкритому крані 9 і попадає в дозатор - змішувач 10. Одночасно при відкритих кранах 14, 15 и 16 із секцій 20, 21 и 22 бака 35 в колектор 13 потрапляють компоненти ( «ДТ», «МТ» И «К» ), які предварительно в ньому змішувавсь, всмоктуються через відкритий кран 18 і трубопровід 17 в порожнину розрідження «Р» дозатора 10.

В дозаторі змішувачі 10 рапсове масло інтенсивно насичується компонентами («ДТ», «М» и «К» ). Попередньо насичена суміш попадає в гідродинамічний кавітатор 19.В кавітаторі 19 виконується глибоке диспергування суміші компонентів з «РМ» на молекулярному рівні.

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

Вид палива	Показники
	Цетанове число	Кінематична вязкість при t=20°C, мм2/c	Температура вспышки	Плотность при t=20°C, кг/м3
Біодизельне паливо з рапсової олії	40	7,83	52	848
Дизельне паливо нафтового походження	50	6,0	40	860

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.)

Топливное устройство	Энерго затраты на 1000 кв. м.
Котел газовый КЧМ - 96	46200 м. куб/час
Электрокотлы « Руснит »	94500 кВт
Теплогенератор	17300кВт
Жидкотогиивный котел КЧМ-5 с горелкой	40320 л ДТ

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).

Страницы: 1, 2, 3