Ежегодная Международная конференция "Сотрудничество для решения проблемы отходов"


Главная страница
Сведения об авторах

Импульсное управление пневматической системы для перемешивания биомассы

Казарян Э. В., Геворкян Н. В., Государственный инженерный университет Армении, Ереван, Армения

Процессы перемешивания биомассы характеризуются двумя основными параметрами: интенсивностью и расходом энергии. По мере приведения жидкости в движение все больше работы затрачивается на преодоление внутреннего сопротивления (трение, вихревые движения, удары о стенки и т. д.).

Общий недостаток механических мешалок — низкая интенсивность перемешивания густых и вязких жидкостей, значительный расход энергии.

В отличие от механического способа пневматическое перемешивание не требует сложных приспособлений.

В разработанной установке (рис. 1) при помощи трубопровода обратного контура 2 с установленным в нем насосом 4 вырабатываемый в биореакторе биогаз 11 через вентиль 6 подают в барботер 8 и биомасса перемешивается по всему объему.

Рис. 1. Биореактор с импульсным управлением для пневматического перемешивания биомассы:
1 — корпус биореактора; 2 — трубопровод обратного контура; 3 — датчик давления; 4 — насос; 5 — вентиль для подачи биогаза в газгольдер; 6 — вентиль обратной связи ферментатора; 7 — аналого-импульсный преобразователь; 8 —
барботер; 9 нагреватель; 10 биомасса; 11 биогаз

Для формирования и подачи последовательностей импульсов использован аналого-импульсный преобразователь (рис. 2) на основе аналого-дискретного преобразователя (АДП).

Рис. 2. Аналого-импульсный преобразователь:
1, 5 — капилляры с ртутными электродами управления; 2 — корпус АДП; 3 — раствор электролита; 4 — электрод считывания; R1 — сопротивление в цепи считывания; R2 — сопротивление для установки сигнала управления; 6 — генератор синусоидальных сигналов; 7 — диод; 8 — дифференциальное реле

Аналого-импульсный преобразователь состоит из схем управления и считывания. Схема управления включает ртутные электроды 1 и 5. Электрод 1 находится в капилляре, заполненном электролитом и ртутью, а электрод 5 — в капилляре, полностью заполненном ртутью. Электрод 4 служит для считывания.

Ток управления Iу задается при помощи сопротивления R2. В результате массопереноса капилляр электрода 1 начинает заполняться ртутью. Высота столба электролита в капилляре и одновременно общее сопротивление в цепи считывания уменьшается по линейному закону (рис. 3).

Рис. 3. Аналоговый сигнал АДП и последовательность амплитуд импульсов на выходе аналого-импульсного преобразователя:
1, 5 — аналоговые сигналы; 2 — максимальная амплитуда импульса; 3 — минимальная амплитуда импульса; 4 — линия дискретизации сигнала; Т1 — время линейного изменения выходного сигнала; Т2 — время постоянного значения выходного сигнала (процесс образования ртутного мениска); Т3 — время дискретизации выходного сигнала

После заполнения капилляра ртутью и образования мениска на его торце выходное сопротивление и, соответственно, выходное напряжение Uвых остаются постоянным по величине (период Т2), пока силы натяжения не извлекут мениск и с ним часть ртутного столба из капилляра (период Т3). Первоначальная высота столба электролита и, соответственно, его сопротивление восстанавливаются. При неизменной полярности сигнала управления процесс повторяется (см. рис. 3, линия 5).

В цепи считывания аналого-импульсного преобразователя установлен генератор синусоидальных сигналов с частотой 0,01—0,03 Гц. Выходной сигнал цепи считывания через диод 7 (см. рис. 2) подается на вход дифференциального реле 8, по сигналу которого включается насос 4 (см. рис. 1), закрывается вентиль 5 и открывается вентиль 6. Биогаз по обратному контуру поступает в биореактор.

Длительность периодов Т1, Т2, Т3 (от нескольких десятков минут до неcкольких десятков часов) устанавливают путем выбора соответствующего значения тока управления Iу АДП.

Разработанная система позволяет задавать длительность и частоту перемешивания, интенсифицировать процесс сбраживания и практически устранить перепад температур биомассы в биореакторе.

Pulse Control of Pneumatic System for Biomass Mixing

Kazaryan E. V., Gevorkyan N. V., State Engineering University of Armenia, Yerevan, Armenia

The article presents the principle of the bioreactor with impulse control for the pneumatic stirring of the biomass. The use of the analogue-to-pulse converter allows to set mixing time and frequency, intensify fermentation process, and almost completely eliminate temperature fluctuations in a bioreactor.

Главная страница

Сведения об авторах

Казарян Эрнест Вагенович, д-p техн. наук, проф., электротехнический факультет, Государственный инженерный университет Армении, ул. Теряна, 105, Ереван, 375009, Армения. Тел. (3741) 58-04-87, факс (3741) 58-12-11. E-mail
Геворгян Назели Вагановна, аспирантка, электротехнический факультет, Государственный инженерный университет Армении, ул. Теряна, 105, Ереван, 375009, Армения


© Независимое агентство экологической информации
Последние изменения внесены 28.03.11