Для ряда инженерных расчетов, выполняемых при проектировании метантенков (МТ) биогазовых станций (подбор необходимой толщины теплоизоляции, вычисление теплопотерь и др.), необходимо знание как можно более точного значения коэффициента теплоотдачи от сбраживаемого органического субстрата (ОС) к стенке МТ
Величина
входит в выражения для определения параметров теплопередачи стенок и неверное ее вычисление приводит к возникновению существенных расчетных погрешностей, влияющих на технико-экономические показатели станции. Так, выбор теплоизоляции недостаточной толщины может значительно снизить КПД станции, а избыточной – привести к перерасходу теплоизоляционных материалов, а также возможному усложнению конструкции и технологии строительства МТ.
В работах по тематике существует несколько подходов к определению
характеризующихся тем или иным количеством допущений, напрямую влияющих на точность и сложность расчетных моделей. К примеру, в [1, 2] с целью упрощения расчетов величина
полагается бесконечно большой. В [3, 4] принимается, что значения
постоянны и эквивалентны таковым для чистой воды, влиянием протекающего в МТ процесса газообразования пренебрегается. В [5] учитываются свойства ОС и влияние метаногенеза, однако содержится ряд допущений, не позволяющих оперировать приведенными там данными (не учитывается влияние охлаждения МТ наружным воздухом и наличие слоя теплоизоляции, вместо расчетов ряда величин итерационными методами осуществляется присвоение им приблизительных значений и т. д.).
Таким образом, имеется необходимость в подробном изучении вопроса точного определения
для МТ биогазовых станций, которые характеризуются значительным номинальным объемом, а также наличием слоя теплоизоляции и системы перемешивания периодического действия (барботажного типа либо при помощи механических мешалок).
В качестве модели МТ в настоящей работе было принято сооружение согласно типовому проекту шифр 902-5-17.86, представляющее собой стальной резервуар номинальным объемом 5000 м3, теплоизолированный слоем пенополиуретана толщиной 60 мм. Высота цилиндрической рабочей части МТ – 15,10 м, внутренний диаметр – 18,81 м, рабочий объем – 4196 м3.