Перейти к публикации

Изменен п. 12 раздела "Другие ограничения", просьба ознакомиться. Расшифровка и пояснения - тут

КДЕ

Лесопилка. Газген против пара

Рекомендованные сообщения

Всем доброго времени суток! В дискуссиях между любителями альтернативной (в наше время) энергии часто возникает мысль использовать для получения энергии дрова, так как это возобновляемый ресурс широкого распространения. И тут начинается спор, какая установка будет лучше: паросиловая или газогенераторная.  У каждого свои аргументы. Одни говорят, что паросиловая установка всеядна, а газогенератор чувствителен к топливу. Другие говорят, что последние разработки газогенераторов не так уж и чувствительны к топливу и потребляют его в меньшем количестве, при этом не имеют дела с такой опасной штукой как горячий пар под давлением. Вот я и хочу сравнить эти две системы и выяснить их эффективность в современных реалиях. Как это можно сделать с минимальными затратами? Я предлагаю это сделать в виде некой интеллектуальной игры. Задать условия, приближенные к реальным и задачу. После рассмотреть два решения этой задачи: команда любителей пара предлагает один проект, аргументируют, любители газгена другой, кто не любитель ни того ни другого, по возможности проверяют насколько предложенное соответствует решению поставленной задачи, возможно вводят новые условия, которые не противоречат, но дополняют первоначальные. Кому нравится и то и другое может играть за обоих. Если команды не соберутся – буду играть сам (люди ведь могут играть в шахматы в одиночку)

Предлагаемые проекты (узлы) желательно сопровождать подробным описанием и по возможности расчётом. Это нужно для того, что бы избежать подобной ситуации: допустим, что я доказываю, что лошадь лучше чем автомобиль и привожу аргументы: для ее содержания места нужно меньше чем для содержания легковушки и даю ссылку на содержание пони, она может везти как небольшой грузовик и даю ссылку на описание тяжеловозов, при этом по грунтовке бежать на уровне, а то и быстрее автомобиля и привести данные с ипподромов, а еще она может делать так и показать видео из цирка с выступлением лошадей. И везде будут лошади, но ни одна лошадь не будет обладать указанными мной качествами вместе. Поэтому надо понимать, что конкретно мы обсуждаем.

Итак, первоначальные условия и задача. Начну с задачи: обеспечить с минимальными затратами электроэнергией небольшое предприятие. Затраты рассматриваем как первоначальные, так и эксплуатационные в течение года или более длительного срока. Напомню, рассматриваем пар и газген и сравниваем их между собой, а не с соляркой, природным газом, электроэнергией от АЭС и ГЭС и т.п. Потом, когда проекты будут полностью описаны и сравнены между собой, их можно сравнить с чем угодно.

Первоначальные условия. В качестве предприятия я предлагаю выбрать место где, на мой взгляд, много дров – пилораму. Отходы от пилорамы будут являться топливом для локомобиля (паросиловой установки) и газогенератора. Я не являюсь специалистом по пилорамам, поэтому привожу данные, которые нашел в интернете.

Потребление электроэнергии на пилораме зависит от используемого оборудования. Хочется взять, что то очень распространенное. Предлагаю Р63-4Б Суммарная мощность ее электродвигателей составляет около 45кВт. Кроме непосредственно самой пилорамы на предприятии должно быть дополнительное оборудование (заточные, кромкообрезные и горбыльно-ребровые и прочие станки, а также различные тельферы и освещение). Не факт, что все это оборудование работает одновременно, поэтому предлагаю взять продолжительную мощность в 75кВт, кратковременную максимальную 100кВт (если ошибся - поправляйте). Производительность указанной пилорамы в среднем составляет 30-50 кубометров древесины. Берем минимальное значение. В процентном соотношении, переработка дерева на пилораме, дает на выходе, сырьевой продукции около 60%. Оставшиеся 40% — это отходы, они вмещают в себя 14% — горбыля, 12% — опилок, 9% — срезки и мелочи, остальное (5%) это кора или торцевые обрезы. Влажность распиливаемой древесины в среднем составляет 24-32%.

Кроме этого на пилораме может быть (или должна быть?) сушилка. Сколько тепла она потребляет?

Помещения какого объема отапливаются в холодное время года?

В общем, на данном этапе обсуждаем первоначальные условия.

Изменено пользователем КДЕ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Очень неправильное название раздела, где эта тема размещена "безумные идеи"

- в Сибири сейчас успешно эксплуатируются газогенераторные установки- при крупных лесопилках.

 

В Краснодарском крае газогенераторная система эксплуатируется уже несколько лет на крупном предприятии при элеваторе куда ссыпают зерно, а отходы- стебли, листья с/х культур успешно сжигаются в газогенераторе.

 

Так что это не "безумные идеи", а реально работающие проекты.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
34 минуты назад, tolya-1-9 сказал:

Очень неправильное название раздела, где эта тема размещена "безумные идеи"

Ну мы же еще паросиловую установку будем рассматривать:classic_biggrin:

 

Что-то мне кажется я взял слишком маленький запас мощности на дополнительное оборудование. Немного добавлю: продолжительная мощность 90кВт, кратковременная максимальная 120кВт.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 часа назад, КДЕ сказал:

Что-то мне кажется я взял слишком маленький запас мощности на дополнительное оборудование. Немного добавлю: продолжительная мощность 90кВт, кратковременная максимальная 120кВт.

вот мой расчет- сюда подставляется любой ДВС и смотрится параметры камеры газификации по таблице Имберта или считается по формулам (если расход газа больше или меньше чем те объемы газа для которых указаны размеры камеры в таблице Имберта).

 

вот я считал по ЯМЗ 238

-нужно знать объем ДВС и его обороты (считал вначале для 3000 оборотов, второй вариант для 1500 оборотов в минуту:

ЯМЗ-238 - 14 866 см3

https://ru.wikipedia.org/wiki/ЯМЗ-236/238

Расчет:

см. Токарев "Газогенераторные автомобили" стр 135- см. расчетные формулы (в Примере на стр. 135):

2. Расход газа Vг (м3/час) = (0,03*k*Vл*n*ηv)/(1+α*L0)
ηv= 0,68; α = 1,05; k= 0,92; L0 = 1,043 м3/м3

Vг (м3/час) = (0,03*0,92*0,68*Vл*n*ηv)/(1+1,05*1,043)= (0,01877/(2,09515 (а не 2,043)) *Vл*n* =0,008959*Vл*n*
Vг (м3/час) =0,008959*Vл(объем двигателя в литрах)*n(оборотов в минуту)

Vг (м3/час) ≈0,009*Vл(объем двиг. в литрах)*n(обороты в минуту)

Если брать знаменатель =2,043 (как в книге на стр. 135 формула (2). в Примере), то Vг (м3/час) = (0,01877/( 2,043)) *Vл*n*= 0,0091875*Vл*n*

Vг (м3/час) ≈0,0092*Vл(объем двигателя в литрах)*n(оборотов в минуту)

(n -обороты ДВС на газогенераторе редко превышают 3000 об/минуту)

- дальше (полученный объем газа Vг (м3/час)) подставляется в таблицу Имберта в столбец диапазон выхода газа max = Nm кубич/h и затем выписываются параметры камеры газификации из этой строки.

Vг (м3/час) ≈0,0092*14,866 литра (объем двигателя в литрах)*3000 = 410,3 м3/час

В таблицу Имберта не влезает (там потолок 230 м3/час) нужно по формулам считать (по Токареву или по Машиностроение Чудакова том 11, или по Мезину)

410,3 м3/час газа (для двигателя мощностью 100 кВт в час)

Расход топлива Gт=Vг/Vg , где Vg= 2,29 м3/кг (выход газа из 1кг древесных чурок), Vг- производительность газогенератора (см. пример на стр. 132 Токарев)

Подставим полученное значение Vг= 410,3 м3/час газа

Расход топлива Gт=Vг/Vg= (410,3 м3/час газа)/2,29 (м3/кг)= 179 кг дров в час (для ДВС на 100 кВт в час)

См. Токарев стр. 136 ф-ла 44 (то же на стр. 446 (т.11 Машиностроения Чудаков, Мартенс) формула (9)) Dk= 113√(Gm/q) (см), (у Токарева Gm это Gт- расход топлива) (q (кг/(м2*час) интенсивность газификации - из таблицы 18 стр. 451 (см. Машиностроение т.11) возьмем q = 600 (для ЗИС 21 q= 457, для ГАЗ 42 q= 893) (или см. то же Токарев стр.136 -таблица 35)

Dk(в см.) (диаметр камеры газификации)= 113*√( Gт/q)= 113*√(179/600)= 113*0,5462= 61,72 см

Dk(в см.) (диаметр камеры газификации)= 61,72 см

Стр. 137 Dk/dz= от 1,6 до 2,3 в таблице Имберта для газогенераторов с большим объемом Dk/dz= 2

Стр. 137 q*( Dk/dz)= 1450 кг/м2*час формула (45)

Из нее dz(диаметр горловины)= (Dk*q)/1450= (61,72*600)/1450=25,53 см.
dz(диаметр горловины)= 25,53 см.

h (расстояние от фурменного пояса до горловины берется от 90 до 140 мм в зависимости от производительности газогенератора- см. стр. 137 и в Машиностроении т.11 Чудаков, Мартенс - стр. 450)

Полная высота камеры Hз (см.)= (1270*vk*Ne)/(Dk)2= (1270*0,4*136)/(61,72*61,72)=(69088)/(3809,4)=18,2 см.
Полная высота камеры Hз (см.)= 18,2 см.

(на стр. 450 Машиностроение Чудаков, Мартенс- величина Hз (высота активной зоны) (см.) берется по таблице 16 (стр. 447)- Hз = от 20см. до 30 см. - для древесных чурок (30 см. для больших газогенераторов)) (или см. то же Токарев стр.136 -таблица 35)

Где vk – удельный объем камеры литр/л.с. (для древесных чурок vk =0,16- 0,4 литр/л.с.(возьмем 0,4л/л.с.) - см. таблица 16 (стр. 447 Машиностроение т.11) (или см. то же Токарев стр.136 -таблица 35), Ne- мощность двигателя= 100 кВт*1,36= 136 л.с., Dk- диаметр камеры в см.

(в таблице Имберта для больших газогенераторов соотношение Hз/h= 2,55)

dф(мм)= 18,8*√((Vл)/(m*v)) формула (53) стр.139

где v (скорость дутья= 25- 30 м/с- стр. 140),
m- число фурм (стр. 140),

Vл= L*Gт

L= 1,45 м3/кг (расход воздуха для древесных чурок- из примера стр. 132 у Токарева), m возьмем =12 фурм (см. пример стр. 140)

dф(мм)= 18,8*√((Vл)/(m*v))= 18,8*√(( L*Gт)/(m*v))= 18,8*√((1,45*179)/(12*30))= 18,8*√((259,55)/(360))= 18,8*√(0,72097)=15,96 мм
=12 фурм диаметром по 15,96 мм каждая

по 15,96 мм каждая. Бункер для дров на час работы: 179 кг колотых дров на 1 час работы газогенератора при плотности дров 0,28- 0,3 гр/см3- займут объем 600 литров (в час колотых дров).

 

Второй вариант расчета для 1500 оборотов в минуту


Если 1500 оборотов в минуту, то получаем Vг (м3/час) ≈0,0092*14,866 литра (объем двигателя в литрах)*1500 = 205 м3/час газа- это
или 11 строка таблицы Имберта (190 м3/час) или 12 строка таблицы Имберта (230 м3/час). И все размеры камеры газификации, соответственно, из этих строк таблицы. Соответственно, расход дров в 2 раза меньше = 90 кг дров в час. Объем бункера для дров=90 кг дров в час (90 000 гр)/0,3 (гр/см кубич) = 300 литров (на 1 час работы) (- насыпная плотность колотых дров- см. «Газогенераторные автомобили» Г.Г. Токарев- стр.11, «Газогенераторные автомобили» ГАЗ 42 и ЗИС 21» К.А. Панютин- стр. 121= 0,28- 0,3 гр/см кубич.)).

Из строки 12 таблицы Имберта

- получаем в Таблице Имберта 12-ю строку (для двигателя ЯМЗ 14,866 литра),
там:
A (число фурм)=7 фурм,
dm (диаметр фурм) = диаметр 16 мм,
H высота (камеры газификации) = 370 мм,
dh диаметр горловины = 200 мм,
dr ширина камеры газификации =400 мм,
dr1 расстояние между фурмами = 318 мм,
h расстояние от центра фурмы (от центральной оси отверстия в фурме) до горловины = 145 мм

(считаем для 1500 оборотов в минуту- ДВС, тогда Gт= 90 кг в час, возьмем время работы без чистки 10 часов)

(диаметр обогреваемого бункера на 40мм.- 60 мм. меньше диаметра внешнего корпуса- зазор 2см.- 2,7 см. с каждой стороны бункера между корпусами газогенератора (см. «Газогенераторные автомобили» Г.Г. Токарев - стр. 139; Машиностроение т 11 Чудаков, Мартенс- стр. 451).
Если бункер для дров 300 литров, вся высота газогенератора 2,1 метра (210 см), от нижней части камеры газификации до колосников 4,5 см, 2 см. колосники- в сумме ≈7см , высота камеры газификации Hз= 37 (таблица Имберта 12 строка) или 30 см. - стр. 137 – величина Hз принимается в пределах, указанных в таблице 35 – (см. Токарев стр. 136 табл. 35, или Машиностроение т.11. Чудаков, Мартенс –см. таблица 16 стр. 447) (Возьмем высоту зольника примерно 20 см, на бункер для дров остается высота = 210 см.- 20см- 7см- 37см =146 см. В параллелепипед влезает на 21,5% объема дров больше (-при одинаковой высоте, чем в цилиндр с диаметром равным стороне основания параллелепипеда - за счет использования пространства углов), сделаем бункер для дров виде параллелепипеда, т.к. везде рекомендуют, чтобы выгорало не более 2/3 бункера для дров, значит объем бункера для дров берем на 1/3 больше- не 300 литров, а 450 литров (450 л *2/3=300 л)- объем бункера для дров.

тогда при объеме 450 литров = 450 000 см кубич, длина стороны этого вертикального параллелепипеда = (объем равен Sосн *H (высоту)), Sосн= V(объем)/H (высоту)= 450 000см. кубич/146 см= 3082,2 см. кв.= Sосн. Сторона основания бункера для дров= √(Sосн.) для параллелепипеда с квадратным основанием= 55,5 см. Т.е. бункер для дров внутреннего корпуса при объеме 450 литров имеет размер 55,5 см* 55,5 см* 146 см (высота).

(По внутренним углам бункера для дров при переходе его внизу к камере газификации- лучше наварить железные пластины под углом 45 градусов, чтобы дрова при горении не застревали на получающемся уступе перехода бункера к камере газификации из-за разных размеров сечений.)

Возьмем зазор 60 мм., значит внешний корпус имеет размер 55,5 см+ 0,2 см стенка корпуса+ 0,2 см стенка корпуса+ 2,7см+ 2,7см (2 зазора с каждой стороны между корпусами газогенератора)+ 0,2 см+ 0,2 см (2 стенки внешнего корпуса -с каждой стороны бункера)- длина стороны по горизонтали (длина основания) внешнего корпуса газогенератора= 55,5+ 0,2+ 0,2+ 2,7+ 2,7+ 0,2+ 0,2= 61,7 см.

Внешний корпус получается с размерами 61,7 см* 61,7 см* 210 см (высота).


Расчет системы очистки газа.

Размеры фильтра циклона (см. Колеров «Газомоторные установки» стр. 142- 145) В таблице 27 на стр. 142 для трактора СГ 65 даны размеры циклона на расход газа 140 м кубич /час. Для объема газа Vг =205

(Размеры зольника газогенератора (см. Токарев стр. 139 ф-ла 54) высота зольника Hзол

Hзол(мм)=(Gт*t*Aз)/(Fзол*τ0)

Где
Gт - расход топлива (кг/час);
t – продолжительность работы между чистками в часах- возьмем 10 часов;
Fзол - поперечное сечение зольника в дм. кв;
τ0 – насыпной вес очаговых остатков, равный 0,15- 0,3 кг/л для древесного угля, 0,3- 0,4 кг/л для бурого угля и торфа, 0,5 кг/л для полукокса и антрацита;
Aз – количество очаговых остатков в зольнике по отношению к весу израсходованного топлива, равное 1-2% для древесных чурок и древесного угля, 3-4% для бурого угля и многозольного торфа и 4- 6% для полукокса и антрацита.

Тогда зольник (для ДВС ЯМЗ 238) имеет длину и ширину= 61,7см- 0,2см- 0,2см (стенки внешнего корпуса)= 61,3 см, т.е. размер 61,3*61,3 см. (длина*ширина). Сечение Fзол= 61,3*61,3 см.=3757,7 см кв. /100= 37,577 дм. кв.

Hзол(мм)(высота зольника)= (Gт*t*Aз)/(Fзол*τ0)= (90*10*2)/(37,577*0,25)=2880/9,39= 191,6мм ≈200 мм. (см. Токарев пример - стр. 146)

Расчет системы очистки газа.

Размеры фильтра циклона (см. Колеров «Газомоторные установки» стр. 142- 145) В таблице 27 на стр. 142 для трактора СГ 65 даны размеры циклона на расход газа 140 м кубич /час. Для объема газа Vг =205 м кубич /час- взять размеры фильтра-циклона на 1/3 больше.

Расчет тонкого очистителя с кольцами

(см. «Газогенераторные автомобили» Г.Г. Токарев стр. 141- 142, «Газомоторные установки» Л.К. Колеров стр. 146- 149)

Диаметр очистителя с кольцами Dоч= 18,8*√((Vг)/(Vоч))

Принимаем Vоч = 0,15- 0,5 м/сек.

Dоч(мм)= 18,8*√((Vг)/(Vоч))= 18,8*√(205)/(0,5)= 18,8*√410= 18,8*32,02=381 мм.

Берем высоту слоя колец 870 мм (пример на стр. 142 Токарев) – двумя слоями по 435 мм каждый слой по 100 мм пространство между слоями. Итого 100 мм под средним отсеком с кольцами+ 435мм слой колец+ 100 мм между отсеками с кольцами+ 435 мм слой колец + 100 мм над отсеком с кольцами= 100мм+ 435мм+ 100мм+ 435мм+ 100мм= 1170 мм. высота фильтра тонкой очистки.

Размер фильтра тонкой очистки –диаметр фильтра 381 мм и высота 1170 мм.,
внутри 2 слоя -по 435 мм колец Рашига (15 мм диаметром и 15 мм высотой- такие размеры колец использовались в тонких очистителях грузовиков ГАЗ 42, ЗИС 21, Урал-ЗИС 352).

(По фильтру тонкой очистки- Принимаем Vоч = 0,15- 0,5 м/сек. Dоч(мм)= 18,8*√((Vг)/(Vоч))=(для ДВС ЯМЗ 238)= 18,8*√((205)/(0,5))= 18,8*√410= 18,8*32,02=381 мм. (в книге " Газогенераторные автомобили" Г.Г. Токарев для ГАЗ 42 диаметр фильтра получился 217 мм- стр. 142 см. - Пример- Dоч(мм)(ГАЗ 42)= 18,8*√((66,3)/(0,5))=217 мм.), Для ЗИС 21 и ГАЗ 42 высоту слоя колец (по Токареву) брали одинаковой высотой 800мм(-пример для ЗИС 21 стр. 147) - 870 мм(-пример для ГАЗ 42 стр. 142) (двумя слоями по 400мм- 435 мм).

Можно взять скорость газа в фильтре тонкой очистки меньше (не как в Примере про ГАЗ 42 (стр. 142)- взято 0,5 м/сек, а как в Примере про ЗИС 21 - стр. 147- 0,2 м/сек (Dоч(мм)(ЗИС 21)= 18,8*√((91)/(0,2)= 400 мм)), тогда диаметр фильтра тонкой очистки для ДВС ЯМЗ 238= Dоч(мм)= 18,8*√((Vг)/(Vоч))= 18,8*√((205)/(0,2))= 18,8*√1025= 18,8*32,02=602 мм. Тогда будет размер фильтра тонкой очистки (ДВС ЯМЗ 238) (при скорости газа 0,2 м/сек из примера на стр.147) -диаметр фильтра 600 мм и высота 1170 мм. )

Охладитель берется, например трубой 100 мм диаметром (как у Урал-ЗИС 352) и площадью поверхности от 2,2 м. квадратных, на примере см. Токарев стр. 146- 147- 4 соединенные последовательно железных трубы диаметром 100 мм и длиной 1,77 м каждая дают общую площадь поверхности охлаждения 2,2 кв. метра.

Схема соединения стандартная – газогенератор, затем фильтр циклон, затем охладитель- на металлической трубе газовой магистрали (лучше диаметром 100мм- меньше сопротивление проходу газа), после охладителя – фильтр тонкой очистки с кольцами Рашига. От фильтра тонкой очистки, т.к. газ охладился, трубу можно вести к ДВС пластиковую.

 

По фильтру тонкой очистки практики рекомендуют лучше не кольца Рашига, а опилки или барботер как в ЗИС 41- но это надо проверять (кольца Рашига в нужном количестве для фильтра они не делали).

 

Для влажности до 35% применяют устройство вверху газогенератора- моноратор- с выводом конденсата, для влажности выше 35% до 100%- эжектор- см. книгу  по ссылке "Монтаж и эксплоатация эжекционных приспособлений автомобилей ЗИС-21 и тракторов КТ-12" С.В. Кузнецов 1951г.

Изменено пользователем tolya-1-9

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Спасибо за развернутый проект. Немного поспешил, правда - я еще с первоначальными условиями не закончил разбираться. Но ничего страшного, если будет несоответствие - подкорректируем.

И так, пилорама в смену обрабатывает 30 кубометров древесины. Будем считать, что основная ее масса - сосна. При влажности 25% и удельном весе 540кг на кубометр это получается 16200кг. Из них на отходы идет 40%, которые распределяются следующим образом:  14% — горбыль, 12% — опилки, 9% — срезки и мелочи, остальное это кора(3%) или торцевые обрезы (2%). Вес отходов я посчитал в % от объема обрабатываемой древесины, принимая за среднюю плотность 540кг/м3, а для коры 680кг/м3 и большую влажность (30%), так как по статистике она более влажная чем стволовая древесина. При этом я от веса отходов отнял 5% на погрешность, а также учитывая, что часть отходов может быть потеряна как топливо: кора втоптана в грязь, опилки разлетелись по ветру, горбыль пошел на забор и т.п. Получился следующий расклад по отходам пилорамы: 1162600331_-.thumb.png.be8c9dcf252b893ad3a76a91d3ea98d0.png "Камаз" отходов за смену.

Теплотворную способность я посчитал по формуле Менделеева, предварительно пересчитав элементарный состав в рабочий. В различных источниках указана теплотворная способность дров, влажностью 25% в пределах 3100-3300 кКал/кг. Все соответствует кроме опилок, для них указана теплотворная способность 2000-2500кКал/кг. Пэтому я просто взял 2400кКал/кг. Средняя теплотворность получилась чуть менее 3000кКал/кг. 

Еще про энергопотребление. В рабочую смену (считаем, что это 10 часов) энергопотребление колеблется в диапазоне 90-120кВт, а в нерабочее время? 

Изменено пользователем КДЕ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Длинны портянки...

Вы ерундой не занимайтесь. Любую органику легче в спирт перевести и использовать на старом, добром, изученном и отлаженном ДВС. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
5 минут назад, Вася Куролесов сказал:

Любую органику легче в спирт перевести

Серная кислота доступнее атмосферного воздуха и ржавых бочек?

Газген как раз и нужен для "старого, доброго, изученного и отлаженного ДВС" с минимальными переделками самого двигателя.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Гидролиз древесной целлюлозы для получения этанола на Гидролизном заводе Тавда, Свердловская область, 1997

 

"http://www.sergey-osetrov.narod.ru/Butanol/Description_of_Operating_Process_Tavda_Hydrolysis_Plant.htm"

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

TavdaCellProc.gif

:pardon:

Кстати о "против пара"…

Цитата

Бражная колонна, как сообщают, использует 140 кг пара на 1000 литров дистиллированной бражки. На основе содержания алкоголя в бражке 1,6 % это представляет 8,75 кг пара за литр дистиллированного алкоголя.

Эпюрационная (альдегидная) колонка, как сообщают, использует 2.3 кг пара за литр алкоголя.

Ректификационная колонна, как сообщают, использует 1.8 кг пара за литр алкоголя.

Метанольная (деметанольная) колонка, как сообщают, использует 1.4 кг пара за литр алкоголя.

Таким образом, полный расход пара для дистилляции и исправления спирта составляет 14.25 кг за литр алкоголя.

 

Изменено пользователем John Jack

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
27 минут назад, Вася Куролесов сказал:

Длинны портянки...

Вы ерундой не занимайтесь.

Попробую сократить:

19 часов назад, КДЕ сказал:

Напомню, рассматриваем пар и газген и сравниваем их между собой, а не с соляркой, природным газом, электроэнергией от АЭС и ГЭС и т.п.

Спирт отношу к и т.п.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Лучше прокоментируйте первоначальные условия по выбору мощности и прочему. Насколько они соответствуют реальности? Может у кого какие дополнения есть?

Изменено пользователем КДЕ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 часов назад, КДЕ сказал:

Одни говорят, что паросиловая установка всеядна, а газогенератор чувствителен к топливу. Другие говорят, что последние разработки газогенераторов не так уж и чувствительны к топливу и потребляют его в меньшем количестве, при этом не имеют дела с такой опасной штукой как горячий пар под давлением. Вот я и хочу сравнить эти две системы и выяснить их эффективность в современных реалиях. Как это можно сделать с минимальными затратами?

 

По последним наработкам всеядности газгенов- а значит не только дрова, а еще и брикеты из бурого угля, торфа, соломы, листьев, кизяка и т.п. - что во многих местностях значительно дешевле и доступнее чем дрова, например степные районы южнее Москвы- с дешевыми дровами (и вообще с дровами) там напряженка, как и с каменным углем- зато целая степь в которой можно много набрать дешевого/бесплатного сена и напрессовать в брикеты.

 

- УралЗИС 352- уже топили влажными дровами до 40% влажности- за счет наддува вентилятором воздуха в фурмы.

Также появился на советских газгенах и моноратор (в верхней части газогенератора- отделитель влаги из дров) - позволял ездить на дровах с влажностью до 35%- см. газогенератор ДГ-13- на грузовик ЗИС5- в книге "Технический отчет автомобильного пробега грузовых газогенераторных машин (июль-август 1938г.)" 1940г.- стр. 30- 34; в книге "Газогенераторные автомобили" К.А. Панютин 1940г.- стр. 39-40; "Автомобильные газогенераторные установки" К.А. Панютин 1937г.- стр. 28- 29, 82-84; "Автомобильно-тракторные газогенераторные установки" Н.П. Павловский 1939г. стр.59-60, 121-124; "Автотракторные газогенераторные установки" С.Г. Коссов 1941г. стр.72- 82; "Автотракторные газогенераторы" М.Д. Артамонов 1937г. стр.82- 87; "Газоморные установки" Л.К. Коллеров 1951г. стр.117- 118. 

 

Также появился эжектор - см Журнал Лесная промышленность ноябрь №11 1955г стр.8-9, он позволял ездить на дровах с влажностью 100% (при этом без дополнительных затрат мощности ДВС на вентилятор наддува),

про эжектор см.также книгу «Монтаж и эксплоатация эжекционных приспособлений автомобилей ЗИС-21 и тракторов КТ-12» С.В. Кузнецов 1951г.- ездили на любом газгене с эжектором на дровах влажностью до 100%.

- см. там в книге стр. 4 таблица 1 при влажности 50% нашли универсальный режим с эжектором, когда расход сырых дров 50% (до 62%) влажности превышал расход сухих дров (до 20% влажности) только на 15%.

 

А в газогенераторах с подвижной колосниковой решеткой и съемными разного диаметра горловинами- появилась возможность успешно газифицировать брикеты из бурого угля, торфа, соломы, листьев, кизяка и т.п., см. книги:

- универсальный газогенератор можно топить любыми сгораемыми отходами- см.

"Газификация многозольного и влажного местного топлива в автотракторных газогенераторах" Я.Т. Аболиньш 1951г.

"Газогенераторная силовая установка транспортного типа на воздушно-сухом торфе" М.В. Канторов и др. 1938г.,

"Газогенераторные тракторы для битумозных и тощих топлив на базе ДТ-54" Б.И. Гостев, С.И. Акопян (НАТИ) 1951г.

"Газогенераторные тракторы, автомобили, газобаллонные автомобили. Масло, горючее из древесины." Н.В. Герасимов, Портнов и др. 1943г.- стр.23 - рис.21, стр.25- рис.23, стр. 66- 68 (стр.67- рис.13), стр.81-83 (стр.82- рис.37), фиг.15 (вкладка в конце книги).

"Газогенераторный трактор ГБ-58" В.И. Горожанкин 1952г.- на стр. 11 технические характеристики, на стр. 53 схема газогенератора и чертеж 2-х съемных горловин для работы на дровах и на брикетах из торфа (также брикетах соломы, листьев и т.п.), на стр. 54 чертеж качающейся (с помощью рычага) колосниковой решетки, на стр. 55- чертеж тяги от кабины к рычагу качания колосниковой решетки (для работы на брикетах из торфа, соломы листьев и т.п.), на стр. 57 рисунок газогенератора.

"Газогенераторный трактор ХТЗ-ИТ2 на торфяном топливе" Е. Касаджиков 1939г. также описывается газогенератор, приспособленный для работы как на обычных дровяных чурках, так и на торфяных брикетах (также брикетах из соломы, листьев и т.д.), колосниковая решетка может качаться, рекомендуют, при работе на торфе ее качать каждые полчаса, особенностью этого газогенератора, работающего на торфе, также является дополнительная (кроме обычных боковых фурм) центральная фурма, к которой подводится воздух сверху по трубке.

"Газомоторные установки." Коллеров Л.К. 1951г. - стр. 21 (-таблица 2), стр. 43 (- таблица 12), стр. 44 -45 (-таблица 13)
- (из таблиц) -пеллеты и брикеты из бесплатных растительных отходов (сено, солома), торфа и навоза (кизяка) подходят для газогенератора.).

"Исследование газификации торфобрикетов в тракторном газогенераторе А.Н. Алабовский, М.А. Кондак 1953г.

"Исследование работы двигателя на генераторном газе из торфобрикетов" Г.Б. Смолкин 1949г.

"Применение торфа в автотракторных газогенераторах" А.Д. Халкиопов 1945г. приводятся разные конструкции газогенераторов, в том числе с дополнительной фурмой в центре, работающих на брикетах из торфа (также соломы, листьев и т.п.).

"Учебник шофера газогенераторных автомобилей" К.А. Панютин 1943г.- стр.28- 29, 33- 34- универсальный газогенератор (с колосниковой решеткой- ее описание на стр. 40- 42) со сменными дисками-горловинами с отверстиями разного диаметра  - под дрова, под торф и т.п., также см. его чертежи в книге.

 

все эти книги по ссылке

https://vk.com/topic-147859136_38914536

см. стр.6 (собраны отдельно в двух постах 11 книг по газогенераторам на брикетах из торфа, соломы, листьев и т.п.).

Изменено пользователем tolya-1-9

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Толя сделал первый ход (и даже не один) в плане обсуждения газогенератора. Делаю ответный от имени любителей пара.

Паровая машина в отличии от ДВС может выдерживать значительные кратковременные перегрузки (главное, чтобы пара хватало), поэтому значительного запаса мощности не требуется. Если продолжительная (номинальная) мощность по нашим условиям  90кВт (122,4л.с.), то паровую машину рассчитываем на эту мощность. А вот котел надо считать либо по максимальной мощности (для прямоточного) либо с некоторым запасом от продолжительной  мощности для котла с барабаном. Так как у нас дрова (твердое топливо), а твердотопливные топки являются не элластичными, т.е. не могут быстро менять свою мощность, от прямоточного котла отказываемся. Кроме дров паросиловой установке нужна вода. Чтобы минимизировать ее расход, а также повысить КПД паросиловой установки необходима конденсация отработанного пара. Под указанные требования подходит локомобиль СК-125, выпускавшийся в СССР (Гарькуша Г.Н., Юшина А.Г. Теория, конструкция и расчет локомобиля.) Его конструкцию и берем за основу.

Характеристики:

продолжительная мощность -125л.с. 

Паровая машина двукратного расширения с конденсацией.

пар – перегретый 350 оС,  давление 15атм.

Определяем потребление пара на 1л.с. (Гарькуша Г.Н., Юшина А.Г. Теория, конструкция и расчет локомобиля, стр.315 данные из таблицы и формулы 332 и 330)

КПД паровой машины – 0,157 (15,7%)

We = 632/0,157 = 4025,5

Энтальпия перегретого пара при 15атм и 350 градусах (по таблицам свойств перегретого пара) i1 = 751кКал/кг; температура питательной воды – 75 градусов, ее энтальпия iхв = 70

de = 4025,5 / (751-75) = 5,95кг – потребление пара на 1л.с. в час

5,95 * 122,4 = 728,3кг – потребление пара в час при номинальной мощности

5,95 * 163,2 = 971кг – потребление пара в час при кратковременной максимальной мощности.

То есть нам нужен котел производительностью 750-1000 кг/час.

Определяем часовое потребление дров при номинальной мощности   (Гарькуша Г.Н., Юшина А.Г. Теория, конструкция и расчет локомобиля, стр.140, 166, 315)

КПД котла указан 0,74 (74%). Предлагаю снизить до 0,7 (70%) так как основным топливом для СК-125 был уголь, а у нас дрова с влажностью 25% (средняя рассчитанная теплотворная способность 2972,95кКал).

В = 100 * 728,3 * (751-75) / (70 * 2972,95) = 236,6 кг/ч

За рабочую смену (10ч.) будет израсходовано 2366кг, т.е. чуть менее двух с половиной тонн, а отходов (тех, что мы можем сжигать в топке котла) будет получено чуть более шести тонн. Вот такой предварительный расклад.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
8 часов назад, КДЕ сказал:

За рабочую смену (10ч.) будет израсходовано 2366кг,

VS

05.10.2019 в 14:09, tolya-1-9 сказал:

179 кг колотых дров на 1 час работы газогенератора

Похоже что паровик с параметрами: 

 

8 часов назад, КДЕ сказал:

перегретый 350 оС,  давление 15атм.

Против газгена не пляшет.

Однако газген этот надо чистить каждые 10 часов

а вот паровик похоже можно гонять неделями 

 

8 часов назад, КДЕ сказал:

а отходов (тех, что мы можем сжигать в топке котла) будет получено чуть более шести тонн.

А эти отходы нельзя раздробить в опилки и надавить из них пелет и продать? =)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, Sulde сказал:

А эти отходы нельзя раздробить в опилки и надавить из них пелет и продать? =)

В теории можно. Тогда необходимо в проект внести оборудование для этого (цена оборудования, оплата работы) и проверить хватит ли на него электрической мощности. Далее проверить окупаемость. На практике, если верить некоторым обсуждениям в интернете

, при таких объемах дешевле просто сжечь, вывезти куда-нибудь, оптимально если кто-то заберет самовывозом.

1 час назад, Sulde сказал:

Против газгена не пляшет.

Задачка-то с подвохом, а не просто обсуждение КПД. При более высоком КПД пляшем с дальнейшей утилизацией отходов.

Изменено пользователем КДЕ

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

ЛУх какая тема. Считал, давно себе. Паровик для реалных температур, кпд порядка 8-10% основная беда - отделение смазки от пара. Если работа нон - стоп, то худо бедно работает пара трения чугун чуган, на мокром пара. Тобиш смазка водой.

 

С газгенами - кпд газгена 75% идельного топилива - мелкие куски выгорают в дым. Двс 20-25% - 15-18.75%.

 

Но для боле простой подговки топлива - я бы сразу гнал древсный уголь, марочный на продажу, не марочный на мелницу и в газген. Кпд под 12-15% полного цикла.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, Staska сказал:

не марочный на мелницу и в газген.

Зачем, если горючий газ получается сразу при производстве древесного угля?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

John Jack, не все так просто. Для получения топлива без смол, нужно довольно точное в размерах топливо. И без "усиков". Горбыл придется сиркуляркой резать на кубики и сеять.

И то потом при прходо более широкого/длинного куска - возможно образование свода и проход смол.

 

Идеал наверно двойна газификация - сжигание пиролизного газа и проход полученного газа через слой углей. Так сделано в викинг газификаторе. Но там мощност от 100кв минииум.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
05.10.2019 в 15:53, КДЕ сказал:

Спирт отношу к и т.п

Если вам надо электростанцию на стационаре -то берете готовую паровую машину с котлом, и крутите свет на лесопилке. 

 А если вам ездить - то тут увы. 

 Я к чему про спирт - его делать стационарно удобно. И потом  возить на машине удобно. 

 А книжки умные мы уже давно перечитали все .

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
17 часов назад, Staska сказал:

Но для боле простой подговки топлива - я бы сразу гнал древсный уголь, марочный на продажу, не марочный на мелницу и в газген. Кпд под 12-15% полного цикла

Вариант заслуживает особого внимания. Надо будет рассмотреть.

 

5 часов назад, Вася Куролесов сказал:

Если вам надо электростанцию на стационаре -то берете готовую паровую машину с котлом, и крутите свет на лесопилке. 

 А если вам ездить - то тут увы. 

В целом соглашусь, но есть нюансы. Например где же ее родимую готовую-то взять и во сколько это встанет? Сколько работников нужно для обслуживания одного и другого и т.д.? 

В плане ездить, то же не все однозначно. Не буду разъяснять, а то уйдем от конкретной темы обсуждения газгена и локомобиля на пилораме к обсуждению грузовиков НАМИ и УралЗИС. Скажу лишь, что дизель имеет более высокий КПД чем бензиновый мотор, но не все автолюбители делают свой выбор в пользу дизеля, так как есть другие факторы, не связанные с КПД.

6 часов назад, Вася Куролесов сказал:

А книжки умные мы уже давно перечитали все

Может тогда Толин расчет прокоментируете?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
6 минут назад, КДЕ сказал:

Скажу лишь, что дизель имеет более высокий КПД чем бензиновый мотор

Я тут снова влезу: дизель имеет более высокий максимальный КПД, но выдаёт его лишь там, где и у оттомоторов всё прекрасно. На частичной нагрузке же тепловая эффективность дизеля хоть и падает медленнее, зато резко вылезает то, что механических потерь у него вдвое (в лучшем случае) больше.
Бензиновый мотор на холостых хоть и жжёт топливо зря, но хотя бы крутится легко — в цилиндре давления почти нет. Дизель даже без нагрузки всё равно вынужден сжимать полный цилиндр воздуха в двадцать раз.

Дизель применяют лишь там, где экономия топлива на четверть окупает всё остальное.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
12 минут назад, John Jack сказал:

Дизель применяют лишь там, где экономия топлива на четверть окупает всё остальное.

Ептит - покупаем 3 приосо-мотора на 100кв - сразу будет и с генератором, и получаем кпд как у дизелей. Цикл аткинсона однако.. Дешевле спец валов, с широким впуском.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
05.10.2019 в 13:09, tolya-1-9 сказал:

вот я считал по ЯМЗ 238

Толя, я немного не согласен с твоим расчетом. Это связано с тем, что ты брал некоторые значения из книги Токарева, которые он рассчитывал для березовых или буковых дров с влажностью  16% и бензинового нижнеклапанного двигателя. А у нас сосновые дрова с влажностью 25% и дизель. Чуть позже пересчитаю и покажу.

К стати про дизель. Как я понял есть два варианта перевода его на газогенератор:

1. Смешанное питание. Двигатель подвергается минимальным переделкам, его питание осуществляется как соляркой (1/3) так и газом (2/3)

2. Перевод на искровое зажигание с понижением степени сжатия примерно до 11 единиц.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Пересчитал. Считал только расход дров и мощность. И как это не странно, при некоторых разных исходных данных в итоге по расходу получил примерно такой же результат как и у Толи.

Расчет делал в Экселе, забивая формулы из книги Токарева и данные по ЯМЗ-238 и используемым нами дровам. Так как максимальные обороты ЯМЗ-238 -2100, то расчет делал для 1500об/мин.

При расчете надо знать состав генераторного газа. В зависимости от дров и их влажности он может колебаться. Я сделал некоторое допущение: на газогенераторе стоит система отвода лишней влаги и состав газа совпадает с составом газа, указанным в книге Токарева (стр.132) при этом состав дров я взял не рабочий а сухой.

829478694_.thumb.png.847c5955c4241687b82c65243c64d0a7.png

Потери углерода с пылью составляют от 1,5-2,5%. Углерод теряется из древесного угля, в который превращаются дрова в процессе газификации. В зависимости от твердости древесный уголь делится на 3 категории, сосна, которую используем мы, относится ко второй, поэтому ее потери будут находиться посередине, т.е. 2%. Указанные обстоятельства привели к уменьшению расчетного выхода газа из 1кг дров и в результате расход дров должен был увеличится, но...

Токарев приводил расчет для нижнеклапанного бензинового мотора, а у нас верхнеклапанный дизель. ЯМЗ-238 имеет степень сжатия 17, но для питания газгеном степень сжатия уменьшают до 11. В расчете используется используется такой показатель как коэффициент наполнения двигателя (для двигателя ГАЗ-А он указан 0,68). В книге Токарева в отношении него написано, что для переоборудуемых двигателей при работе на газе он на 8-12% ниже чем при работе на бензине. В случае перехода с нижних клапанов на верхние, коэф. наполнения при работе на газе будет иметь такое же значение, как при работе на бензине и даже может быть на 3-5% выше, если увеличить диаметр клапанов. Для автомобильных двигателей, переоборудуемых без изменения расположения и сечения клапанов коэф. наполнения = 0,55-0,6. Мы не меняем расположение и диаметр клапанов, но оно у нас изначально верхнее. Поэтому считаю, что для ЯМЗ-238 максимальный коэф. наполнения будет 1 или на 8-12% ниже, т.е. 0,88-0,92. Это для максимальной мощности, прикрывая дроссельную заслонку мы будем уменьшать коэф. наполнения, соответственно будет уменьшаться мощность двигателя и расход топлива. Три варианта расчета: для максимальной мощности двигателя (коэф. наполнения - 1) 1325029853_1.thumb.png.9f54ade48fc87111e0c88fb588610688.png       для максимальной нагрузки (120кВт) 1913650672_120.thumb.png.567d69c1e2623810deb99caf23f88206.png     для номинальной нагрузки (90кВт) 1353712933_90.thumb.png.572ec29e22c0b24e0285212b5e892fe4.png

Как видно из последнего расчета при нагрузке 90кВт на валу расход дров газогенератором будет составлять 92кг/ч, а локомобилем 236,6кг/ч, т.е. в 2,57 раз больше. Правда для работы локомобиля я брал смешанное топливо, включающее в себя кору и опилки, а для газгена только чурки. Но даже если пересчитать локомобиль только на чурки - кардинально это ситуацию не изменит. 

По КПД: у локомобиля КПД котла - 0,7  КПД паровой машины - 0,157, общий -  0,1099 (11%) Если газген ест в 2,57раз меньше, то выходит, что его КПД - 0,282 (28,2%)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Ради интереса нашел характеристики газопоршневого ЯМЗ-238М2

 1590766404_2382.thumb.png.f704fde7dc0fc21e2905385ca35c61c4.png

Кто-нибудь может объяснить почему двигатель для электростанции берется с 45% (и более) запасом по мощности?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.


×