МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕНЕРГОНОСІЇВ У СИСТЕМІ ПРОДУКУВАННЯ БІОГАЗУ
DOI:
https://doi.org/10.31471/2304-7399-2025-20(76)-187-207Ключові слова:
енергоносій; біогаз; зернова барда; трубопровідний транспорт; математичне моделювання; густина; динамічна в'язкість; теплоємність; теплопровідність; коефіцієнт температурного розширення.Анотація
У статті розглядається актуальна проблема математичного моделювання фізичних властивостей енергоносіїв у системах виробництва біогазу із зернової барди. Ефективність біогазових технологій значною мірою залежить від точного проектування та експлуатації систем транспортування сировини та виробленого біогазу. Основною метою роботи є розроблення математичних моделей ключових фізичних властивостей (густини, динамічної в'язкості, коефіцієнта об'ємного розширення, питомої масової ізобарної теплоємності та коефіцієнта теплопровідності) зернової барди, промислових стоків та біогазу. Для зернової барди моделі розроблені на основі лабораторних досліджень та враховують залежність властивостей від температури та масової концентрації сухих речовин. Для промислових стоків за базову рідину прийнято 4% розчин каустичної соди. Моделювання властивостей біогазу базується на його компонентному складі. Розроблені моделі є основою для проведення теплогідравлічних розрахунків, оптимізації проектування та експлуатації трубопровідних систем у біогазових установках, що сприяє підвищенню їх надійності, безпеки та економічної доцільності.
Посилання
1. How Does Anaerobic Digestion Work? // US EPA. – URL: https://www.epa.gov/agstar/how-does-anaerobic-digestion-work.
2. Anaerobic Digestion // California Energy Commission. – URL: https://www.energy.ca.gov/data-reports/california-power-generation-and-power-sources/bioenergy/anaerobic-digestion.
3. Digestate Factsheet: Page 1. The products of anaerobic digestion // European Biogas Association. – URL: https://europeanbiogas.eu/wp-content/uploads/2015/07/Digestate-paper-final-08072015.pdf.
4. Anaerobic Digestion: Diverse Benefits for Energy, Agriculture, Environment and Water // IEA Bioenergy. – 2018. – URL: https://www.ieabioenergy.com/wp-content/uploads/2018/08/anaerobic-digestion_web_END.pdf
5. The rheological properties of concentrated distillery spent wash / S. S. Sabale, S. S. Mehetre, G. D. Yadav, P. S. Patil // ResearchGate. – URL: https://scispace.com/pdf/rheological-properties-of-concentrated-distillery-spent-wash-34ulv38ove.pdf
6. Dubrovskis, V., Plume, I., Adamovics, A. Use of ethanol production and stillage processing residues for biogas production // Agronomy Research. – 2020. – Vol. 18, № 3. – P. 1042–1053.
7. Physical and chemical characteristics of distillery stillage // ResearchGate. – URL: https://www.researchgate.net/figure/Physical-and-chemical-characteristics-of-distillery-stillage_tbl2_342262586.
8. Wagner W., Pruß A. 2002. “The IAPWS Formulation 1995 for the Thermodynamic Properties of Ordinary Water Substance for General and Scientific Use”. Journal of Physical and Chemical Reference Data 31 (2): 387–535. https://doi.org/10.1063/1.1461829.
9. ASTM D1250-19, “Standard Guide for the Use of the Joint API and ASTM Adjunct for Temperature and Pressure Volume Correction Factors for Generalized Crude Oils, Refined Products, and Lubricating Oils: API MPMS Chapter 11.1,” ASTM International, West Conshohocken, PA, 2019.
10. Lu Y, Rosentrater KA. Physical and chemical properties of whole stillage, thin stillage and syrup [Paper Number: 152184612, New Orleans, Louisiana, July 26-29]. Am Soc Agric Biol Eng (ASABE)2015. [Paper Num-ber: 152184612, New Orleans, Louisiana, July 26-29]. http://lib.dr.iastate.edu/abe_eng_conf.
11. National Research Council. International Critical Tables of Numerical Data, Physics, Chemistry and Technology. Volume III. Reprint ed. [S.l.] : Nabu Press, 2012. 444 p.
12. ДСТУ EN 16723-1:2023 (EN 16723-1:2016, IDT) Природний газ і біометан для використання в транспорті та біометан для закачування в мережу природного газу. Частина 1. Технічні характеристики біометану для закачування в мережу природного газу. Наказ від 03.04.2023 № 55 ; чинний з 2023-11-01. Вид. офіц. Київ : ДП «УкрНДНЦ», 2023. 26 с.
13. Biogas: Converting Waste to Energy. EESI. URL: https://www.eesi.org/papers/view/fact-sheet-biogasconverting-waste-to-energy.
14. Biogas Gasification / Biogas Gasifier. Gazpack. URL: https://gazpack.nl/en/biogas-gasification
15. Van der Grinten, J. (2020). Evaluation of a modified Herning - Zipperer method and the method by Schley et al. to compute the dynamic viscosity of natural gases. Physikalisch-Technische Bundesanstalt. https://doi.org/10.7795/120.20200724
16. ISO 20765-1. Natural gas ‒ Calculation of thermodynamic properties: Part 1: Gas phase properties for transmission and distribution applications. ISO Copyright Office: Geneva, 2005.
17. ДБН В.2.5-20:2018 Газопостачання; затв. наказом Міністерства регіонального розвитку, будівництва та житлово-комунального госпо-дарства України від 15.11.2018 р. № 305 ; чинний з 2019-07-01. Вид. офіц. Київ : Мінрегіон України, 2018. 113 с.
18. White F. M. Fluid mechanics. 7th ed. New York : McGraw-Hill, 2011. 885 p. (McGraw-Hill series in mechanical engineering).
