AGRIS - 

2022

Gusarov, V.A. | Pisarev, D.Yu. | Sporov, A.P.

Modern mobile vehicles such as cars and tractors have a kinematic scheme, which includes a diesel or gasoline piston engine, a manual or automatic gearbox, driving and driven axles with a differential mechanism of angular velocity difference. Diesel engines and low-speed generators working together represent a single power plant, a large-mass unit with low specific indicators of the mass-to-power ratio. The purpose of the study is to develop a new kinematic scheme of a mobile vehicle with an electric drive for agricultural purposes with higher reliability, long service life and reduced weight and size characteristics of a power plant. It has been established that gas turbine agricultural machinery has never been produced in Russia, and the individual experimental studies conducted were of a non-systemic nature. The mass-energy characteristics of gas turbine units are better than diesel ones, they have a lower vibration level, a higher torque of the power plant at low rpm, simple tractor control, which opens up a wide prospect for use of them on mobile agricultural vehicles. Practically, in the process of experimental studies on the tillage of 1 ha, the advantage of a laboratory tractor sample equipped with a gas turbine engine relative to a tractor with a diesel engine was shown. It is expressed in the use of cheap kerosene, despite the higher fuel consumption. The developed kinematic scheme of the power unit and transmission makes it possible to reduce the weight and size parameters, use cheaper fuel, improve the operator's working conditions and increase the efficiency of technological operations. | Современные мобильные транспортные средства – автомобили и тракторы – имеют кинематическую схему, в которую включены дизельный или бензиновый поршневой двигатель, механическая или автоматическая коробка переключения передач, ведущие и ведомые мосты с дифференциальным механизмом разности угловых скоростей. Дизельные двигатели и низкооборотные генераторы, работающие совместно, представляют собой единую энергетическую установку, агрегат большой массы с низкими удельными показателями соотношения массы к единице мощности. Цель исследования –разработать новую кинематическую схему мобильного транспортного средства с электроприводом с.-х. назначения с более высокой надежностью, продолжительным ресурсом и уменьшенными массогабаритными характеристиками силовой установки. Установили, что в России газотурбинная с.-х. техника никогда не производилась, а проводившиеся отдельные экспериментальные исследования носили несистемный характер. Массоэнергетические характеристики газотурбинных установок лучше дизельных, у них ниже уровень вибрации, больший крутящий момент силовой установки на низких оборотах, простое управление трактором, что открывает широкую перспективу для их использования на мобильных транспортных средствах с.-х. назначения. Показали практически в процессе экспериментальных исследований по обработке 1 га площади преимущество лабораторного образца трактора с газотурбинным двигателем относительно трактора с дизельным двигателем, выраженное, несмотря на больший расход топлива, в применении дешевого керосина. Разработанная кинематическая схема силового агрегата и трансмиссии позволяет снизить массогабаритные параметры, использовать более дешевое топливо, улучшить условия работы оператора и повысить эффективность технологических операций.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2022

Trunov, S.S. | Khimenko, A.V. | Rastimeshin, S.A. | Kuz'michev, A.V.

С целью преобразования солнечной энергии в электрическую используются фотоэлементы, которые превращают солнечную электромагнитную энергию в электрическую. Для практического применения при генерировании электроэнергии солнечные элементы объединяются в фотопанель. Цель исследования – разработать функционально-технологическую схему гелиотермоэлектрического электрогенератора для электроснабжения удаленных объектов сельского хозяйства с помощью возобновляемой энергии солнца. Применили патентный поиск по сайтам Евразийской патентной организации, Всемирной организации интеллектуальной собственности, Роспатента, Google Patents. Рассмотрели термоэлектрическую генераторную сборку на основе термоэлектрических модулей Пельтье и солнечного концентратора для получения электроэнергии. Разработали и представили функционально-технологическую схему гелиотермоэлектрического электрогенератора для электроснабжения сельского хозяйства с помощью возобновляемой энергии солнца. Обосновали использование термоэлектрических модулей взамен фотоэлектрических панелей. Выбрали на основании зависимости генерируемой мощности от температуры горячего и холодного контура термоэлектрического модуля тип термоэлектрического модуля генераторного типа. Определили, что гибридная система с солнечным концентратором и термоэлектрическим генератором может рассматриваться как альтернатива традиционной электрической тепловой дизель-генераторной системе электроснабжения, поскольку термоэлектрические модули в последнее время получают все большее признание специалистов различных областей техники. Удельная мощность термоэлектрических модулей в количестве 42 шт., площадь которых равна 0,23 м2, составляет 1173 Вт, что превышает удельную мощность, генерируемую монокристаллической фотоэлектрической панелью площадью 1,62 м2, составляющую 166 Вт на квадратный метр, что делает термоэлектрические модули конкурентными фотоэлектрическим панелям. | In order to convert solar energy into electrical energy, solar cells that convert solar electromagnetic energy into electrical energy are used. For practical use in generating electricity, solar cells are combined into a photo panel. The purpose of the study is to develop a functional and technological scheme of a solar thermal electric generator for power supply to remote agricultural facilities using renewable solar energy. A patent search was used on sites of the Eurasian Patent Organization, World Intellectual Property Organization property, Rospatent, Google Patents. A thermoelectric generator assembly based on Peltier thermoelectric modules and a solar concentrator for generating electricity was considered. There has been developed and presented a functional and technological scheme of a heliothermoelectric power generator for the power supply of agriculture using renewable solar energy. The use of thermoelectric modules instead of photovoltaic panels was substantiated. The thermoelectric module generator type was chosen based on the dependence of the generated power on temperature of hot and cold circuit thermoelectric module. It has been determined that a hybrid system with a solar concentrator and a thermoelectric generator can be considered as an alternative to a traditional electric thermal diesel generator power supply system, since thermoelectric modules have recently been increasingly recognized by specialists in various fields of technology. The specific power of thermoelectric modules in the amount of 42 pcs, the sum area of which is 0.23 m2, is 1,173 watts, which exceeds the specific power generated by a single-crystal photovoltaic panel with an area of 1.62 m2, which is 166 watts per square meter. Such performance makes thermoelectric modules competitive with photovoltaic panels.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2021

Voronin, S.М. | Ukraintsev, M.M.

A theoretical analysis of the operation of the most promising autonomous wind power plants (WPP) with redundancy of various types for commercial use has been carried out. It has been found that their efficiency, in addition to the energy characteristics of the wind, is influenced by the electrical load graphs, as well as the duration of continuous periods of wind at a given speed. The features of wind energy that contribute to the use of WPP in agriculture are considered. Thus, the electrical load is more dispersed than in industry, which is more consistent with the dispersal of wind energy. Most agricultural consumers allow longer power outages than industrial consumers; therefore, they are less demanding on the regularity of energy supply. The installed capacity of agricultural consumers is several orders of magnitude lower than in industry, which makes it possible to get by with less powerful WPP. Consumers of electricity appeared in the agriculture of Russia without a centralized power supply. These are small farms and other similar farms. Given the high cost of transmission lines, this feature enhances the competitiveness of autonomous WPP. The statistical characteristics of the distribution of wind speeds for a specific region of Russia, the Rostov region, were obtained. Comparison the data obtained with requirements of agricultural electricity consumers made it possible to determine the most effective operating wind speed (6-8 m/s) and to give recommendations on WPP use in agriculture of the region. It is calculated that at a wind speed of 6 m/s, the energy period will be at least 9 h, and the battery period will be no more than 53 h (probability 0.95). With the optimal selection of battery capacity, it is possible to reduce the cost of energy received by 25-30% compared to the average indicators for the region. The WPP have passed production checks at the recommended rural facilities and have shown a fairly high competitiveness. | Проведен теоретический анализ работы наиболее перспективных для коммерческого применения автономных ветроэлектростанций (ВЭС) с резервированием различного вида. Установлено, что на их эффективность, кроме энергетических характеристик ветра, влияют графики электрической нагрузки, а также продолжительности непрерывных периодов ветра с заданной скоростью. Рассмотрены особенности энергии ветра, способствующие применению ВЭС в сельском хозяйстве. Так, в сельском хозяйстве электрическая нагрузка более рассредоточена, чем в промышленности, что в большей степени соответствует рассредоточению энергии ветра. Большинство с.-х. потребителей позволяют более длительные перерывы в электроснабжении, чем промышленные потребители, поэтому они менее требовательны к регулярности поступления энергии. Установленная мощность с.-х. потребителей на несколько порядков ниже, чем в промышленности, что позволяет обходиться менее мощными ВЭС. В сельском хозяйстве России появились потребители электроэнергии, не имеющие централизованного электроснабжения. Это мелкие фермерские и другие аналогичные хозяйства. Учитывая высокую стоимость линий электропередачи, эта особенность повышает конкурентоспособность автономных ВЭС. Получены статистические характеристики распределения скоростей ветра для конкретного региона России – Ростовской области. Их сопоставление с требованиями с.-х. потребителей электроэнергии позволило определить наиболее эффективную рабочую скорость ветра (6-8 м/с) и дать рекомендации по применению ВЭС в сельском хозяйстве региона. Рассчитано, что при скорости ветра 6 м/с энергетический период составит не менее 9 ч, а аккумуляторный – не более 53 ч (вероятность 0,95). При оптимальном подборе емкости батареи можно снизить себестоимость получаемой энергии на 25-30% по сравнению со средними для региона показателями. ВЭС прошли производственную проверку на рекомендуемых сельских объектах и показали достаточно высокую конкурентоспособность.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2020

Beglyarova, Eh.S. | Sokolova, S.A. | Bakshtanin, A.M. | Matveeva, T.I., Russian State Agrarian Univ., Moscow

The Boguchansk hydroelectric complex, which is a part of the Angara Cascade and designed for electric energy generation and water supply, is selected as a research object. There was carried out an evaluation of hydrometeorological, geological and hydrological conditions according to the observation data in the cross-section of the hydroelectric complex; an assessment of fish productivity of the reservoir (from literature sources); there were formulated proposals for implementing fishery actions. Revealed are the negative factors and unfavorable conditions for the fish habitat in the downstream after the waterworks construction. The approximate parameters of spawning grounds of the main commercial fish of the Angara complex are given. The limited reproduction of fodder resources, as well as due to the severe climate does not favor a high fish productivity of the Angara reservoirs. For maintaining favorable living conditions and reproduction of fish in the reservoir of the Boguchansk hydroelectric complex fish protection measures should be undertaken. In the periods of spawning valuable species of commercial fish it is required to provide passing fish to spawing places, to create artificial spawing grounds. It is advisable to acclimatize and breed new fish species for this reservoir. It is important provide fish safety in diversion capacities, to regulate the regime of industrial and recreational fishing, to carry out a reservoir drawdown fluently such that fish have time to go out of formed shallows. | 122 ref. | Summaries (En, Ru) | 2 ill. | 3 tables | В качестве объекта исследований выбран Богучанский гидроузел, который находится в составе Ангарского каскада и предназначен для выработки электроэнергии и водоснабжения. Проведена оценка гидрометеорологических, геологических и гидрологических условий по данным наблюдений в створе гидроузла; оценка рыбопродуктивности водоема (по литературным источникам); сформулированы предложения по реализации рыбохозяйственных мероприятий. Выявлены негативные факторы и неблагоприятные условия для обитания рыб в нижнем бьефе после строительства гидроузлов. Даны ориентировочные параметры нерестилищ основных промысловых рыб Ангарского комплекса. Ограниченность воспроизводства кормовых ресурсов и суровый климат не способствуют большой рыбопродуктивности Ангарских водохранилищ. Для сохранения благоприятных условий жизнедеятельности и воспроизводства рыб в водохранилище Богучанского гидроузла следует регулярно проводить рыбоохранные мероприятия. В периоды нереста ценных пород промысловых рыб необходимо обеспечить проход рыбы к местам нереста, создавать искусственные нерестилища. Целесообразно акклиматизировать и разводить новые для этого водохранилища виды рыб. Важно обеспечить безопасность рыб на водозаборах, регламентировать режим промышленного и любительского рыболовства, проводить сработку водохранилища плавно, чтобы рыба успевала уйти с образующихся мелководий.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2018

Sukhov, A.A. | Stushkina, N.A., Russian State Agrarian Univ., Moscow

Recently, in the conditions of the automation of processes and wider application of high-tech power receiving devices, the task of ensuring reliable and uninterrupted power supply of agricultural facilities has become especially relevant. The main feature of farm power supply is the low density of loads (not exceeding15 kW/km2). This predetermines significant costs of the construction of 0.4 and 10 kV distribution grids, which account for 70% of the total costs of rural power supply. In many rural grids, the voltage in a grid with a phase voltage of 0.22 kV fluctuates at the level of 0.18 kV, which does not correspond to the requirements of GOST-32144-2013. The data of the past few years have shown that the demand for power in rural localities in different regions of Russia is much higher than possibilities of electricity transmitting organizations. To solve the problems listed above, it is possible to attract the consumers of electricity themselves. There has been considered a possibility of using distributed generation installed in the immediate proximity to the areas of power consumption. The location of generating facilities in close proximity to the end user allows reducing, or even, completely excluding the component related to the construction and operation of transmission and backbone networks from electricity tariffs. The use of distributed generation will make it possible to select the necessary levels of reliability and the quality of power supply for consumers, to attract private investments into the development of Russia's electric power industry. This will allow reducing electricity tariffs for rural consumers by establishing a competitive environment and making conditions for optimizing the structure and operating modes of generating units and distributing mains. | В условиях автоматизации процессов и применения все более высокотехнологичных энергопринимающих устройств особую актуальность приобрела задача надежного и бесперебойного электроснабжения объектов сельского хозяйства. Основной особенностью электроснабжения с.-х. потребителей является то, что на 1 км2 площади приходится в среднем не более 15 кВт потребляемой мощности. В соответствии с этим превалирующая часть затрат (порядка 70%) на электроснабжение с.-х. потребителей приходится на строительство распределительных сетей 0,4-10 кВ. Во многих сельских сетях напряжение в сети с фазным напряжением 0,22 кВ колеблется на уровне от 0,18 до 0,26 кВ, что не соответствует требованиям ГОСТ-32144-2013. Данные за последние несколько лет показали, что потребность в энергии в сельской местности различных регионов России гораздо выше, чем возможности сетевых энергопоставляющих организаций. К решению проблемы можно привлечь самих потребителей электроэнергии. Рассмотрена возможность использования распределенной генерации, установленной в непосредственной близости от мест потребления электроэнергии. Расположение генерирующих мощностей в непосредственной близости от конечного потребителя позволяет снижать или даже полностью исключать из тарифа на электроэнергию составляющую, приходящуюся на строительство и эксплуатацию магистральных и системообразующих сетей. Использование распределенной генерации позволит выбрать необходимые уровни надежности и качества электроснабжения потребителей, привлечь частные инвестиции в развитие электроэнергетики России. Это позволит снизить тарифы на электроэнергию для сельских потребителей путем создания конкурентной среды, создать условия для оптимизации структуры и режимов работы генерирующих устройств и распределительных сетей.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Vodyannikov, V.T., Russian State Agrarian Univ., Moscow

Problems of energy-supply in AIC are considered in conditions of innovative development in economics. Production and consumption of energy resources are evaluated in developed countries and agrarian sector in Russia. Renewable sources of power (RSP) are expected to be used wider in the nearest future. In most countries, where RSP is used, the results are successful because of active government subsidy on produced energy. The article proves that on RSP basis the cost of electricity reduces, but on traditional electro stations it increases because of improving cost of primary sources, raising the price of technologies and tightening ecological demands. The remarkable decrease of production cost 1kw*h of electric power on wind-driven electric power station and other RSP stations in this sphere with processes and technology development. Preference of RSP solves environmental problems, climate change on the planet, as traditional energetic impinges environment. Local power sources are advised to use, renewable sources should be involved in economic circulation, and also fast restoration and further improvement of centralized energy systems should be produced. Approved method of bioenergetics potential assessment of agricultural wastes proves the modernization priority in country energetic using RSP expansion. Examples of a successful solution of the problem of energy-supply by some Russian agricultural organizations are given. In particular, construction of the power complex that uses natural gas in the Tver region paid off in 3,5 years. Wastes of agricultural production can also be successfully processed into biogas; similar technologies are applied in a number of farms. | Рассмотрены проблемы энергообеспечения предприятий АПК в условиях инновационного развития экономики. Оценивается производство и потребление энергоресурсов в развитых странах и аграрном секторе России. В ближайшей перспективе ожидается расширение использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). В большинстве стран мира, где используется ВИЭ, результаты успешны благодаря активному государственному субсидированию или дотациям на производимую энергию. Доказывается, что на основе ВИЭ стоимость электроэнергии снижается, а на традиционных электростанциях растет из-за повышения цен на первичные источники энергии, удорожания технологий и ужесточения экологических требований. С развитием техники и технологии в этой сфере происходит существенное снижение стоимости производства 1 кВт*ч электроэнергии на ветроэлектростанциях и других установках ВИЭ. Предпочтительность ВИЭ решает проблемы охраны окружающей среды, изменения климата на планете, т.к. традиционная энергетика негативно влияет на природную среду. Предлагается использовать местные источники энергии, вовлекать в хозяйственный оборот возобновляемые источники, а также производить ускоренное восстановление и дальнейшее совершенствование централизованных систем энергообеспечения. Апробированная методика оценки биоэнергетического потенциала отходов аграрного производства подтверждает приоритетность модернизации сельской энергетики за счет расширения использования ВИЭ. Приводятся примеры успешного решения проблемы энергообеспечения некоторыми российскими с.-х. организациями. В частности, строительство в Тверской области энергокомплекса, работающего на природном газе, окупилось за 3,5 года. Отходы с.-х. производства также могут быть успешно переработаны в биогаз; подобные технологии внедряются в ряде хозяйств.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2017

Muravleva, E.A. | Rudobashta, S.P., Russian State Agrarian Univ., Moscow (Russian Federation) | Hudgins, J.

Small power wind driven generators (WDG) (5-10 kW) have not found a proper use in the agriculture of Russia. This may be due to low public awareness of alternative energy source availability, insufficient information on opportunities of applying WDG by farm enterprises, the lack of proper algorithms of equipment selection, as well as practical examples and selection recommendations. The purpose of the considered research is to determine the most appropriate technical parameters (indicated capacity and the wind-wheel height) of WDG for farms in Russia. Basing on the research results and performed calculations there has been built a graph that can be used as a guideline for choosing small power WDG for farms in the regions with an average annual wind speed from 3 to 7.2 m/s. It is shown that most suitable for farms are WDG with a capacity of 6-10 kW and the wind-wheel height of 18-30 m. The threshold wind speed values, with the power consumption exceeding the production power, are often 4-6 m/s. It has been proved that only 21% of the analyzed regions in Russia fall within this wind speed range. The wind speed may be different in months within a year, so, a duplicating power source must always be provided. | Ветроэнергетические установки (ВЭУ) малой мощности (5-10 кВт) пока не нашли должного применения в сельском хозяйстве на территории России. Это объясняется низкой осведомленностью населения об альтернативных источниках энергии, отсутствием информации о возможности применения ВЭУ в фермерском хозяйстве, отсутствием точных схем выбора оборудования, примеров применения ВЭУ и рекомендаций по их выбору. Целью исследования являлось определение наиболее подходящих технических параметров (установленная мощность и высота расположения ветроколеса) ВЭУ для фермерских хозяйств России. По результатам исследования и проведенным расчетам был составлен график, которым можно руководствоваться при выборе ВЭУ малой мощности в регионах со среднегодовой скоростью ветра от 3 до 7,2 м/с. Показано, что в целом по стране наиболее подходящими для фермерских хозяйств являются ВЭУ мощностью 6-10 кВт с высотой расположения ветроколеса на уровне 18…30 м. Пороговым значением скорости ветра, при котором производство энергии превышает ее потребление, чаще всего является 4…6 м/c. Установлено, что только 21% из проанализированных регионов страны имеет среднегодовую скорость ветра, превышающую это значение. Скорость ветра также может различаться по месяцам в пределах года, поэтому всегда должен быть предусмотрен дублирующий источник энергии.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2016

Strebkov, D.S., All-Russia Research and Development Inst. of Electrification of Agriculture, Moscow

This paper considers the construction, electrical and optical characteristics of solar power installations with semitoroidal concentrators of solar radiation. The authors concentrate on hybrid solar modules designed for generating electricity and heat power. The considered devices operate by concentrating sunlight reflected from the surfaces of semitoroidal concentrators positioned opposite to each other. This type of concentrators allows to increase the density of solar radiation reaching the receiver surface. The main indicators of the efficient use of solar power installations with semitoroidal concentrators are the coefficient of geometrical concentration k, optical efficiency and solar energy transformation efficiency of the receiver. The paper presents the figures and the methodology for determining the geometric concentration ratio for each type of solar semitoroidal concentrators. It has been found that the application of solar energy semitorroidal concentrators increases the solar energy concentration factor by 2…180 times as compared with solar plants without solar energy concentrators. The best cost-efficiency option of a solar installation with semetorroidal concentrators can be power plants with a concentration factor of 5…8. | Рассмотрены конструкции, электрические и оптические характеристики солнечных энергетических установок (СЭУ) с полутороидальными концентраторами (ПТК) солнечного излучения. Рассмотренные гибридные солнечные модули предназначаются для выработки электричества и тепла. Принцип действия таких СЭУ заключается в концентрации солнечных лучей путем переотражения от поверхностей ПТК, расположенных друг напротив друга. Данный тип концентраторов позволяет увеличить плотность солнечного излучения, падающего на поверхность приемника. Основными показателями эффективного использования СЭУ с ПТК являются геометрический коэффициент концентрации (КК), оптический коэффициент полезного действия (КПД), а также КПД преобразования солнечной энергии в приемнике. Представлены численные значения и методика определения геометрического КК для каждого вида солнечного ПТК. Чем выше КК, тем больше падающей солнечной радиации полезно используется в качестве источника энергии. Установлено, что в результате применения ПТК КК солнечной энергии увеличится в диапазоне от 2 до 180 раз относительно СЭУ без применения концентраторов солнечной энергии. Оптимальным вариантом по соотношению эффективности и стоимости СЭУ с ПТК являются установки с коэффициентом концентрации, равным 5…8. Целесообразно использовать зеркальные отражатели из алюминия с оптическим КПД 0,8-0,9 при условии их герметизации и защиты от внешнего воздействия.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2016

Chirkov, V.G. | Kozhevnikov, Yu.A. | Shchekochikhin, Yu.M., All-Russia Research and Development Inst. of Electrification of Agriculture, Moscow

Целью работы был поиск решения проблем, связанных с применением топлив ископаемого происхождения, являющихся источником парниковых газов и наиболее существенным техногенным фактором, влияющим на изменение климата. Рассмотрен технологический цикл жидкотопливной тепловой установки, в котором повышение экологической безопасности и улучшение экономических показателей достигается за счет использования водосодержащего композитного минерально-органического биотоплива (КМОБТ), приготовленного в виде ультрадисперсной суспензии микроводоросли (МВ) в топочном мазуте. Комбинированное сжигание водосодержащих органических компонентов и углеводородов повышает эффективность окисления последних благодаря каталитическим свойствам сверхкритической воды, возникающей в результате мгновенного локального перегрева капель воды в камере сгорания. В результате снижаются выбросы вредных веществ в атмосферу с дымовыми газами, а также заметна экономия ископаемого углеводородного топлива. Предложена технологическая схема полного цикла производства тепловой энергии, включающего стадии культивирования МВ и приготовления КМОБТ методом совместной кавитационной обработки мазута и концентрированной взвеси МВ в воде с получением ультрадисперсной гомогенной суспензии. Проведена оценка площади открытого водоема по производству биомассы МВ р. Chlorella для обеспечения годового цикла работы тепловой установки на основе типового парового котла (ДЕ-6,5-14ГМ) производительностью 3,65 Гкал/ч при содержании концентрата суспензии МВ в композитном биотопливе от 5 до 25%. Получено, что необходимы водоемы площадью от 0,36 до 1,78 га. Стоимость комплекта оборудования для приготовления КМОБТ составляет примерно 3600 руб., а потенциальная годовая экономия углеводородного топлива – 5200 руб. Капитальные затраты на модернизацию котельной могут окупиться менее, чем за 1 год. Разработанный технологический цикл рекомендуется для внедрения на предприятиях АПК и в коммунальном хозяйстве сельских поселений. | This work was carried out with the aim to find effective solutions of problems connected to the use of fossil fuels that provide the source of greenhouse gases and therefore the strongest anthropogenic factor contributing to the climate change. Technological cycle for liquid-fuel heat-supply plant has been discussed in which a higher level of environmental safety and economic efficiency can be achieved owing to the use of composite mineral-organic biofuel (CMOBF) prepared in the form of microalgae (MA) suspension in burner-oil. Combined combustion of water-containing organic substances along with hydrocarbons enhances the efficiency of their oxidation owing to catalyst properties of supercritical water occurring as a result of instantaneous local overheating of water drops in combustion chambers of thermal plants. Thus the hazardous emissions in the atmosphere with flue gases can be reduced and significant savings of fossil fuels can be achieved. Technological diagram of complete heat energy production cycle comprising the stages of MA cultivation and CMOBF preparation using the cavitation treatment of mixtures composed of burner-oil and concentrated MA water pulp to produce ultrafine homogeneous suspensions. The surface area of Chlorella MA cultivation pond required to fuel the annual heat generation cycle of a plant on the base of standard 3.65 Gcal/h steam boiler (DE-6.5-14GM) for various MA suspension concentrations in CMOBF in the range 5-25% has been estimated. It was found that reservoirs with the area of 0.36-1.78 hectares were required. The cost of the CMOBF equipment set preparation is about 3600 rub, and potential annual hydrocarbon material saving rate - 5200 rub. General expenditure for upgrade of the boiler-house can pay off for less than a year. The designed technological heat production cycle can be recommended for implementation at various enterprises of agro-industrial complex and public heat supply systems in rural areas.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation

2015

Vasenev, V.V. | Il'in, Yu.P. | Kruglov, G.A., Chelyabinsk State Agroengineering Academy

Chelyabinsk region is known for its high bioenergy potential. The possibility of using animal waste as a non-traditional energy source to replace the traditional ones was analyzed. There are mentioned all the previously known components of the heat balance of the reactor (methane tank) of the biogas plant (BGP), with a new component that is the heat necessary to evaporate liquids (HEL), characterizing the energy separation of water molecules, being introduced. The HEL influence on its own heat consumption of the BGP. The minimum value of this indicator for the reactor without thermal insulation is 6.2% of the total amount of heat required for the BGP process. Consequently, HEL neglecting in the heat balance of the BGP reactor causes higher performance energy yield of biogas (methane). Thus, the purpose of research is to define the heat consumption taking into account HEL for the BGP methane tank for the climatic zone of the Urals (-34 deg. C). It is found that in all it is necessary to spend 10 212 148 kJ of energy per day for maintenance of the set fermentation temperature in the methane tank. The dependence of the ratio of the energy separation of water molecules to the total heat demand of the different thickness of the insulation of the reactor is obtained. | Челябинская область известна своим высоким биоэнергетическим потенциалом. Оценивали возможность использования отходов животноводства как части нетрадиционных энергоисточников с целью замещения доли традиционных. Для термофильного режима переработки навозных субстратов приведены все ранее известные составляющие теплового баланса реактора (метантенка) биогазовой установки (БГУ), а также дополнительно введена новая составляющая - теплота, идущая на испарение жидкости (ТИЖ), характеризующая энергию отрыва молекул воды. Показано влияние ТИЖ на собственное потребление теплоты реактором БГУ. Минимальное значение этого показателя для реактора без тепловой изоляции составляет 6,2% от общего количества требуемого тепла для технологического процесса БГУ. Установлено, что неучет ТИЖ в тепловом балансе реактора БГУ дает завышенные показатели энергии выхода биогаза (метана). Определены теплозатраты с учетом ТИЖ на метантенк БГУ для климатической зоны Урала (-34град. С). Установлено, что всего для поддержания заданной температуры брожения в метантенке необходимо в сутки затратить 10 212 148 кДж энергии. Получена зависимость отношения энергии отрыва молекул воды к общей тепловой потребности от различной толщины теплоизоляции реактора.

Show more [+]

Less [-]

Central Scientific Agricultural Library - Russian Federation