Производство биогаза из отходов сахарного производства
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
ескую работу, в ;
- поток тепла, подведенный с топливом;
.
термический КПД:
; (3.28)
где k - показатель адиабаты;
.
относительный внутренний КПД:
; (3.29)
где - механический КПД двигателя:
.
индикаторный КПД:
; (3.30)
.
электрический КПД:
; (3.31)
где: - КПД генератора;
.
коэффициент использования тепла топлива:
; (3.32)
.
.2 Расчет ДВС при сжигании природного газа
.2.1 Расчет процесса горения
Как уже было сказано ранее, во время сезона работы сахарного завода, ДВС будут работать на природном газе. Рассчитаем только процесс горения топлива, так как в пункте 3.1 уже был более подробный расчет двигателя.
Теоретический объем воздуха найдем по формуле (1.1):
m3/m3;
Реальный объем воздуха, необходимый для процесса горения найдем по формуле (3.9):
;
m3/m3.
Теоретический объем трехатомных газов рассчитываем по формуле (1.2):
m3/m3.
Теоретический объем водяных паров находим по формуле (1.4):
m3/m3.
Реальный объем водяных паров находится по формуле (3.10):
m3/m3.
Теоретический объем азота вычисляем по формуле (1.3):
m3/m3.
Теоретический объем кислорода расчитываем по формуле (3.11):
m3/m3.
Общий объем газов находится по формуле (3.12):
m3/m3.
Теоретический коэффициент молекулярного изменения находим по формуле (3.13):
.
Действительный коэффициент молекулярного изменения расчитываемпо формуле (3.14):
.
Примем среднюю температуру горения смеси в процессе горения равной Tz=1900 K. Коэффициен повышения давления в камере сгорания находим по формуле (3.15):
.
Максимальное давление в верхней мертвой точке находится по формуле (3.16):
Pa.
.2.2 Тепловой баланс двигателя
Теплота, выделившаяся при сжигании топлива находится по формуле (3.21):
kW.
Потери тепла с уходящими газами находим по формуле (3.23):
kJ/m3;
Энтальпия уходящих газов находится по формуле (1.9):
kJ/m3.
Энтальпия воздуха рассчитывается по формуле (1.11):
kJ/m3.
Подставляя полученные данные в формулу (3.23), получим:
kW.
Так как в данном случае уходящие газы охлаждаются до температуры 120 С, то следовательно расход охлаждающей воды через теплообменники увеличится. Расход воды можно определить из условия, что неучтенные потери в обоих случаях одинаковы, то есть 20 kW. Тогда из формулы (3.26) следует:
kW.
Коэффициенты полезного действия находятся по следующим формулам:
эффективный КПД (3.27):
.
термический КПД (3.28):
.
относительный внутренний КПД (3.29):
.
абсолютный КПД (3.30):
.
электрический КПД (3.31):
.
коэффициент использования тепла топлива (3.32):
.
4. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРОЕКТА
.1 Оценка рентабельности выработки биогаза в период работы завода
.1.1 Расчет экономии средств после внедрения биогазовой установки
На биогазовую установку на сахарном заводе города Дрокия планируется потратить 12,5 млн.€. Необходимо рассчитать время окупаемости данной установки. Для этого нужно учесть энергию, которую вырабатывает данная установка, и энергию, которую она потребляет.
Установка ежедневно вырабатывает 110 000 m3 биогаза. За сезон работы сахарного завода (100 суток) получится:
m3; (4.1)
где: - суточный расход биогаза, в m3/zi;
Рассчитаем эквивалентное количество природного газа:
m3. (4.2)
где: - экономия природного газа за сезон, в m3.
То есть, ежегодно будет экономиться m3 природного газа. Исходя из стоимости природного газа, определим экономию средств на его закупку:
$. (4.3)
где: - стоимость 1 mii m3 газа; (=433 $).
Для утилизации жом вывозят на хранение. За аренду земли, где складируется жом, предприятие ежегодно выплачивает Сар= 100 000 lei/год или 8 333 $/an.
Из вышеперечисленного, делаем вывод, что установка ежегодно будет экономить:
$/an. (4.4)
.1.2 Ежегодные инвестиционные затраты
Амортизационные отчисления рассчитываются по формуле:
$; (4.5)
где: I? - общаяя стоимость инвистиций, в $;s - время действия проекта, в годах;
Cаморт = = 668 000 $/an.
Ежегодную стоимомсть займа рассчитаем по формуле:
; (4.6)
где: I? - общаяя стоимость инвистиций, в $;
- приведенное время проекта, в годах;
ani. (4.7)
где: - фактор приведения.
Итак, ежегодная стоимость займа составляет:
$/an.
.1.3 Ежегодные затраты на эксплуатацию установки
Ежегодные затраты на установку равны:
Cз = Cэл + Cз.п,+Стопл $; (4.8)
где: Cэл - ежегодные затраты на потребленное количество электрической энергии, в $/an;
Cз.п - ежегодные затраты на оплату заработной платы обслуживающему персоналу, в USD/год;
Стопл. - ежегодные затраты на природный газ, используемый во время консервации бактерии, $/an.
В период работы сахарного завода установка потребляет примерно kW электрической мощности. Рассчитаем количество электрической энерг