Abstract:
Кваліфікаційна робота присвячена обґрунтуванню
параметрів насосної станції для подачі органічного субстрату в біогазовий реактор з
використанням вільновихрового насоса. Проведено аналіз сучасного стану біогазових
технологій в Україні та світі, який показав, що технічний потенціал виробництва біогазу в
Україні становить близько 8 млрд м³ на рік. Досліджено фізико-механічні властивості
субстратів: густина 1000-1080 кг/м³, в'язкість 0,05-1,5 Па·с, вміст сухої речовини 8-15%,
наявність твердих часток до 50 мм та волокон до 300 мм. Виконано огляд насосного
обладнання та обґрунтовано вибір вільновихрового насоса, який завдяки бічному
розташуванню робочого колеса забезпечує прохідну здатність та надійність роботи 8000
15000 годин. Розраховано технологічні параметри реактора об'ємом 1000 м³ для переробки
27,5 т/добу гною від ферми на 500 голів великої рогатої худоби. Визначено необхідну
продуктивність насоса 32 м³/год при напорі 20 м. Гідравлічний розрахунок встановив
діаметр трубопроводу 100 мм зі швидкістю руху субстрату 1,13 м/с у ламінарному режимі.
Теоретичний аналіз роботи вільновихрового насоса дозволив визначити діаметр робочого
колеса 0,3 м, частоту обертання 1450 об/хв, потужність приводу 7,5 кВт при ККД 35%.
Техніко-економічне обґрунтування показало, що при капітальних витратах 2050000 грн та
річному економічному ефекті 507986 грн простий термін окупності становить 4 роки,
дисконтований – 5,76 року. Опрацьовано питання охорони праці та пожежної безпеки з
урахуванням вибухонебезпечності метану.
Description:
The qualification thesis is devoted to the justification of the parameters of a
pumping station for supplying organic substrate to a biogas reactor using a free
vortex pump. An analysis of the current state of biogas technologies in Ukraine
and the world was conducted, which showed that the technical potential of biogas
production in Ukraine is about 8 billion m³ per year. The physical and mechanical
properties of the substrates were investigated: density 1000-1080 kg/m³, viscosity
0.05-1.5 Pa·s, dry matter content 8-15%, the presence of solid particles up to 50
mm and fibers up to 300 mm. The pumping equipment was inspected and the
choice of a free-vortex pump was justified, which, due to the lateral location of the
impeller, provides throughput and reliability of operation for 8000-15000 hours.
The technological parameters of a reactor with a volume of 1000 m³ for processing
27.5 t/day of manure from a farm for 500 heads of cattle were calculated. The
required pump capacity was determined to be 32 m³/h at a head of 20 m. The
hydraulic calculation established a pipeline diameter of 100 mm with a substrate
speed of 1.13 m/s in laminar mode. Theoretical analysis of the operation of the
free-vortex pump allowed us to determine an impeller diameter of 0.3 m, a rotation
frequency of 1450 rpm, and a drive power of 7.5 kW at an efficiency of 35%. The
feasibility study showed that with capital costs of 2050000 UAH and an annual
economic effect of 507986 UAH, the simple payback period is 4 years, discounted - 5.76 years. The issues of labor protection and fire safety are worked out, taking
into account the explosiveness of methane.