Между внутренней поверхностью стенки и внутренним объемом биомассы внутри реактора обеспечивались условия сопряжения температурных полей и тепловых потоков четвертого рода. Получены аналитические соотношения для расчета температурных полей внутри биореактора цилиндрической формы, а также расчетные формулы оценки мощности равномерно распределенных внутри рабочего объема дополнительных (сторонних) источников теплоты для подогрева массы в биореакторе. Установлено, что необходимая для обеспечения разницы температур мощность дополнительных (сторонних) источников теплоты не зависит от радиуса рабочего объема биореактора и определяется такими параметрами, как теплопроводность биомассы и высота биореактора. Необходимая мощность дополнительных (сторонних) источников теплоты практически не зависит от толщины стенки реактора, но существенно зависит от температуры наружной среды вне реактора. Перепад температур между центром и внутренней стенкой реактора практически зависит только от толщины стенки биореактора. Однако с увеличением толщины стенки биореактора абсолютная температура внутри него, хотя и несущественно, но повышается.
При переработке органических отходов в биогаз необходимо учитывать особенности конструкции оборудования, состав сырья и технологические режимы его сбраживания [1–7]. При этом выделяют психрофильный (20–25 °С), мезофильный (25–40 °С) и термофильный (свыше 40 °С) режимы сбраживания.
Технологическим регламентом необходимо также выдерживать определенные требования по колебаниям температуры в течение определенного времени, которые в зависимости от рекомендуемых режимов могут составлять от ±0,5 °С/ч (при термофильном режиме) до ±2 °С/ч (при психрофильном режиме) [2, с. 4–7]. Диапазон изменения температуры определяется конкретной температурой при брожении.
При недостатке теплоты, производимой во время химической реакции брожения для обеспечения технологического режима, используют дополнительные (сторонние) источники теплоты [8–12]. Это могут быть различные теплообменные аппараты или электрические нагреватели (ТЭНы). Проблема состоит в правильном выборе мощности дополнительных источников теплоты.