МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ ГАЗИФИКАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ
DOI 10.12737/2073-0462-2023-60-67 УДК 004.942:662.761
Ключевые слова:
газификация, птицеводство, конструкция, основные элементы, конструкционные решения.Аннотация
Для моделирования процессов термического разложения в газификационной
установке принимается модель термодинамического равновесия. Система уравнений, описывающих химическое равновесие для газовой фазы, состоит из нелинейных алгебраических уравнений
в логарифмической форме: закона действующих масс (диссоциации); уравнений сохранения вещества; уравнения, устанавливающего равенство парциальных давлений и числа молей веществ
в продуктах разложения, а также – равенство давления смеси и суммарного числа молей веществ.
Для проверки результатов численных исследований и адекватности математической модели проводились экспериментальные исследования. Ключевой целью работы состояла в разработки конструкции газификационной установки с такими параметрами который обеспечивал бы переработку всего образующегося отхода в кратчайшие сроки, к которым относятся: объем газификационной установки, количество секций установки, так как газификационная установка работает в
периодическом режиме. Для решения поставленной цели необходимо подходит с этапа математических расчетов необходимых геометрических характеристик основных узлов и элементов
газификационной установки. Газификационная установка работает в периодическом режиме.
От момента загрузки сырья до выгрузки залы проходит 1 час, а в период перезагрузки в работу
включается вторая параллельно работающая установка. В процессе работы необходимо соблюдения режима работы по двум основным параметрам: количество подаваемого пара должно составлять 0,230 кг/кг водяного пара к загружаемому сырью; температура в объеме установки поддерживается на уровне 1273К. К основным конструктивным решениям по которым необходимо провести предварительные расчеты для обоснования их конструкции являются объем газификационной установки, размеры паровой форсунки и геометрические характеристики плужков.
Расчет объема газификационной установки служит для обоснования количества секций данной
установки исходя из количества сырья необходимого утилизировать так как установка работает
в периодическом режиме.
Литература
Литература
Демин А.В. Оценка экологичности и эффективности процессов газификации биомассы / А.В. Демин //
Вопросы современной науки и практики. Университет им. В.И. Вернадского. 2021. − № 1 (79). − С. 40–50.
Pandey S. Poultry Litter Gasification in a Fluidized Bed Reactor: Effects of Gasifying Agent and Limestone
Addition / D. S. Pandey, M. Kwapinska, A. Gómez-Barea [et al.] // Energy & Fuels. – 2016. – Vol. 30. – P. 3085 –
Galindo A. L. Biomass Gasification on a Downdraft Gasifier with a Two-Stage Air Supply: Effect of Operat
ing Conditions on Gas Quality / A. L. Galindo, E. S. Lora, R. V. Andrade [et al.] // Biomass and Bioenergy. – 2014. – Vol. 61. – P. 236 – 244.
Ibyatov, R. I. Mathematical modeling of the grain trajectory in the workspace of the sheller with rotating
decks / R. I. Ibyatov, A. V. Dmitriev, B. G. Ziganshin [et al.] // International Scientific-Practical Conference
“Agriculture and Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2019). Vol. 17. –
Kazan: EDP Sciences, 2020. – P. 00093. – DOI 10.1051/bioconf/20201700093.
Sabirov, R.F. Influence of physical factors on viability of microorganisms for plant protection / R. Sabirov,
– DOI 10.22616/ERDev2019.18.N211.
Khaliullin, D.T. Theoretical justification of design and technological parameters of hulling machine main
working bodies / D. Khaliullin, I. Badretdinov, I. Naficov, R. Lukmanov // Engineering for Rural Development. –
Virtual, Jelgava, 2021. – P. 1501-1506. – DOI 10.22616/ERDev.2021.20.TF321.
Demin A.V. Thermo−chemical equilibrium modeling and simulation of biomass gasification / A.V. De
min, R.YaDyganova., N.N. Fakhreev // International Conference on duction and Processing (ICEPP−2020), E3S
Web of Conferences. 2020. – Vol. 161, 01081. – P.1–3.
Демчук С.В. Пат. 9767 Республика Беларусь, МПК F23G5/27 C10J3/00 C02F11/10 Способ газифика
ции органических отходов или низкокалорийного топлива / Демчук, С.В., Скоромник, О.Д.; патентообла
датель Демчук Сергей Всеволодович, Скоромник Олег Дмитриевич. – а 20040607; заявл. 01.04.2004;
опубл. 28.02.2006.
Токарев Г.Г. Газогенераторные автомобили / Г.Г. Токарев. – М.: Машгиз, 1955. – 207 с.
Стренк Ф. Перемешивание и аппараты с мешалками / Ф. Стренк. – Польша: 1971. – 384 с. Пер.
с польск. под ред. Щупляка И.А. – Л.: Химия, 1975. – 384 с.
Фахреев Н.Н. Экспериментальные исследования процесса утилизации подстилочного помета пти
цы методом термического разложения с применением паровой газификации / Н.Н. Фахреев //Вестник
Алтайского государственного аграрного университета. 2020.− № 10(192). − С. 133−137.
Зиганшин Б.Г. Математическое моделирование и экспериментальные исследования газификации
отходов птицеводства / Б.Г. Зиганшин, И.Х. Гайфуллин, Н.Н. Фахреев // Техника и технологии в живот
новодстве. − 2022. − № 3 (47). − С. 78−84.
Алемасов В.Е. Основы теории физико-химических процессов в тепловых двигателях и энергетиче
ских установках / В.Е. Алемасов, А.Ф. Дрегалин, А.С. Черенков.– М.: Химия, 2000. – 520 с.
Горение и течение в агрегатах энергоустановок: моделирование, энергетика, экология / В.Г. Крю
ков, В.И. Наумов, А.В. Демин, А.Л. Абдуллин, Т.В. Тринос. − М.: «Янус−К», 1997. – 304 с.
Демин А.В. Математическое моделирование процессов термической утилизации углеродсодержа
щих отходов: монография «Новые технологии, материалы и оборудование в энергетике» / А.В. Демин,
Р.Я. Дыганова Н.Н. Фахреев. – Казань: Казанский государственный энергетический университет, 2018. –
Т. 3. – С. 210–227.
Единый реестр субъектов малого и среднего предпринимательства Федеральной налоговой служ
бы Российской Федерации [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://ofd.nalog.ru/index.html]
Фахреев Н.Н. Оценка эффективности внедрения перспективных способов утилизации отходов
АПК методом термической деструкции / Н.Н. Фахреев // Энергоресурсоэффективность и энергосбереже
ние в Республике Татарстан. Труды XVI Международного симпозиума «Энергоресурсо-эффективность и
энергосбережение». Казань: Издательство: ИП Шайхутдинов А.И., 2016. − С. 304−307.
Рудаков, А. И. Повышение энергетической эффективности сублимационной сушки сельскохозяй
ственных материалов / А. И. Рудаков, И. Р. Нафиков, Б. Л. Иванов // Вестник Казанского государственно
го аграрного университета. – 2007. – Т. 2. – № 2(6). – С. 101-105.
Ганиев А.С. Использование удобрений из куриного помета для выращивания органической про
дукции / А.С. Ганиев, Ф.С. Сибагатуллин, Б.Г. Зиганшин, З.М. Халиуллина, И.Х. Гайфуллин // Вестник
Казанского государственного аграрного университета. – 2022. – Т. 17. № 1 (65). – С. 9-14.
Гайфуллин И.Х. Влияние препарата мефосфон на эффективность процесса получения биогаза и
утилизации углеродсодержащих отходов / И.Х. Гайфуллин, З.М. Халиуллина, Б.Г. Зиганшин, Ю.Х. Шоге
нов, Э.А. Галлямов // Вестник Казанского государственного аграрного университета. 2021.
Т. 16. № 3 (63). С. 19-26.
Юнусов, Г. С. Теоретические исследования катка для малогабаритной почвообрабатывающей ма
шины / Г. С. Юнусов, Н. Н. Андержанова, А. В. Алешкин [и др.] // Вестник Казанского государственного
аграрного университета. – 2021. – Т. 16. – № 2(62). – С. 80-85. – DOI 10.12737/2073-0462-2021-80-85.
Халиуллин, Д. Т. Исследование движения зерна в конфузоре пневмомеханического обрушивателя
семян подсолнечника / Д. Т. Халиуллин, Э. Г. Нуруллин // Вестник Казанского государственного аграрно
го университета. – 2010. – Т. 5. – № 4(18). – С. 122-124.
Дыганова Р.Я. Пат. 2754911 Российская Федерация, МПК C10J3/20 F23G5/27 B09B3/00 Установка
для газификации углеродсодержащих отходов / Дыганова Р.Я., Демин А.В., Фахреев Н.Н; патентооблада
тель Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Казанский государственный энергетический университет». – 2021104704; заявл. 11.11.2020;
опубл. 09.09.2021.
References
Demin AV. [Assessment of environmental friendliness and efficiency of biomass gasification processes]. Vo
prosy sovremennoi nauki i praktiki. Universitet im.V.I. Vernadskogo. 2021; 1 (79). 40-50 p.
Pandey DS, Kwapinska M, Gómez-Barea A. Poultry litter gasification in a fluidized bed reactor: effects of gasi
fying agent and limestone addition. Energy & Fuels. 2016; Vol.30. 3085-3096 p.
Galindo AL, Lora ES, Andrade RV. Biomass gasification on a downdraft gasifier with a two-stage air supply:
effect of operating conditions on gas quality. Biomass and Bioenergy. 2014; Vol.61. 236-244 p.
Ibyatov, R. I. Mathematical modeling of the grain trajectory in the workspace of the sheller with rotating decks /
R. I. Ibyatov, A. V. Dmitriev, B. G. Ziganshin [et al.] // International Scientific-Practical Conference “Agriculture and
Food Security: Technology, Innovation, Markets, Human Resources” (FIES 2019). Vol. 17. – Kazan: EDP Sciences,
– P. 00093. – DOI 10.1051/bioconf/20201700093.
Sabirov, R.F. Influence of physical factors on viability of microorganisms for plant protection / R. Sabirov, A. R.
Valiev, L. Karimova [et al.] // Engineering for Rural Development.Vol. 18. – Jelgava: 2019. – P. 555-562. – DOI
22616/ERDev2019.18.N211.
Khaliullin, D.T. Theoretical justification of design and technological parameters of hulling machine main work
ing bodies / D. Khaliullin, I. Badretdinov, I. Naficov, R. Lukmanov // Engineering for Rural Development. – Virtual,
Jelgava, 2021. – P. 1501-1506. – DOI 10.22616/ERDev.2021.20.TF321.
Demin AV, Dyganova RYa, Fakhreev NN. Thermo-chemical equilibrium modeling and simulation of biomass
gasification. International Conference on production and processing (ICEPP−2020). E3S Web of Conferences. 2020;
Vol.161. 01081. 1-3 p.
Demchuk SV, Skoromnik OD. Pat. 9767 Respublika Belarus', MPK F23G5/27 C10J3/00 C02F11/10 [Method for
gasification of organic waste or low-calorie fuel]. Demchuk Sergey Vsevolodovich, Skoromnik Oleg Dmitrievich.
; zayavl. 01.04.2004; opubl. 28.02.2006.
Tokarev GG. Gazogeneratornye avtomobili. [Gas generating cars]. Moscow: Mashgiz. 1955; 207 p.
Strenk F. Peremeshivanie i apparaty s meshalkami. [Stirring and stirrer apparatuses]. Pol'sha: 1971; 384 p. trans
lated from Polish by editorship of Shchuplyak I.A. Leningrad: Khimiya. 1975; 384 p.
Fakhreev NN. [Experimental studies of the process of poultry litter manure utilization by thermal decomposition
method using steam gasification]. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020; 10(192).
-137 p.
Ziganshin BG, Gayfullin IKh, Fakhreev NN. [Mathematical modeling and experimental studies of poultry waste
gasification]. Tekhnika i tekhnologii v zhivotnovodstve. 2022; 3 (47). 78-84 p.
Alemasov VE, Dregalin AF, Cherenkov AS. Osnovy teorii fiziko-khimicheskikh protsessov v teplovykh
dvigatelyakh i energeticheskikh ustanovkakh. [Fundamentals of the theory of physical and chemical processes in ther
mal engines and power plants]. Moscow: Khimiya. 2000; 520 p.
Kryukov VG, Naumov VI, Demin AV, Abdullin AL, Trinos TV. Gorenie i techenie v agregatakh energoustano
vok: modelirovanie, energetika, ekologiya. [Combustion and flow in units of power plants: modeling, energy, ecology].
Moscow: Yanus-K. 1997; 304 p.
Demin AV, Dyganova RYa, Fakhreev NN. Matematicheskoe modelirovanie protsessov termicheskoi utilizatsii
uglerodsoderzhashchikh otkhodov: monografiya. “Novye tekhnologii, materialy i oborudovanie v energetike”.
[Mathematical modeling of thermal utilization processes of carbon-containing wastes: monograph. “New technologies,
materials and equipment in the energy sector”]. Kazan': Kazanskii gosudarstvennyi energeticheskii universitet. 2018;
Vol.3. 210-227 p.
Unified register of small and medium-sized businesses of the Federal Tax Service of the Russian Federation.
[Internet]. Available from: https://ofd.nalog.ru/index.html]
Fakhreev NN. [Evaluation of the effectiveness of the introduction of promising methods for the disposal of
agricultural waste by thermal destruction method]. Energoresursoeffektivnost' i energosberezhenie v Respublike Ta
tarstan. Trudy XVI Mezhdunarodnogo simpoziuma “Energoresurso-effektivnost' i energosberezhenie”. Kazan': Iz
datel'stvo: IP Shaykhutdinov A.I. 2016; 304-307 p.
Rudakov AI, Nafikov IR, Ivanov BL. [Improving the energy efficiency of freeze drying of agricultural
materials]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2007; Vol.2. 2 (6). 101-105 p.
Ganiev AS, Sibagatullin FS, Ziganshin BG, Khaliullina ZM, Gayfullin IKh. [Use of fertilizers from chicken
manure for growing organic products]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022; Vol.17.
(65). 9-14 p.
Gayfullin IKh, Khaliullina ZM, Ziganshin BG, Shogenov YuKh, Gallyamov E.A. [Influence of mephosphon on
the efficiency of the process of obtaining biogas and utilization of carbon-containing wastes]. Vestnik Kazanskogo
gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021; Vol.16. 3 (63). 19-26 p.
Yunusov GS, Anderzhanova NN, Aleshkin AV. [Theoretical studies of a roller for a small-sized tillage ma
chine]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021; Vol.16. 2 (62). 80-85 p. –
DOI 10.12737/2073-0462-2021-80-85.
Khaliullin DT, Nurullin EG. [Study of grain movement in the confuser of a pneumomechanical sunflower seed
chopper]. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2010; Vol.5. 4 (18). 122-124 p.
Dyganova RYa, Demin AV, Fakhreev NN. Pat. 2754911 Rossiiskaya Federatsiya, MPK C10J3/20 F23G5/27
B09B3/00 [Installation for gasification of carbonaceous wastes]. Patentoobladatel' Federal'noe gosudarstvennoe
byudzhetnoe obrazovatel'noe uchrezhdenie vysshego obrazovaniya “Kazanskii gosudarstvennyi energeticheskii univer
sitet”. 2021104704; zayavl. 11.11.2020; opubl. 09.09.2021.
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Категории
Лицензия
Copyright (c) 2026 ВЕСТНИК Казанского государственного аграрного университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
Метаданные научных статей, включая название, аннотацию, сведения об авторах, список литературы, идентификаторы и иные элементы библиографического описания для дальнейшего неограниченного использования, передаются в редакцию с правом их неограниченного использования на условиях открытой лицензии Creative Commons Attribution (CC BY).
