INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER
Fermentation of bio-raw materials in closed fermentation chambers is one of the promising methods of composting production, which is developing intensively . However, one of the unresolved issues in the fermentation of bio-based substrates in closed chambers is the low efficiency associated with ene...
Gespeichert in:
| Datum: | 2021 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine
2021
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/294 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Vidnovluvana energetika |
Institution
Vidnovluvana energetika| id |
veorgua-article-294 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Vidnovluvana energetika |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2021-03-30T13:05:17Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
biochemical conversion bio raw materials drum reactor substrate compost. |
| spellingShingle |
biochemical conversion bio raw materials drum reactor substrate compost. Tereshchuk, M. Klius, S. Tsyvenkova, N. Chuba, V. INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER |
| topic_facet |
biochemical conversion bio raw materials drum reactor substrate compost. біохімічна конверсія біосировина реактор барабанного типу субстрат компост. |
| format |
Article |
| author |
Tereshchuk, M. Klius, S. Tsyvenkova, N. Chuba, V. |
| author_facet |
Tereshchuk, M. Klius, S. Tsyvenkova, N. Chuba, V. |
| author_sort |
Tereshchuk, M. |
| title |
INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER |
| title_short |
INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER |
| title_full |
INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER |
| title_fullStr |
INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER |
| title_full_unstemmed |
INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER |
| title_sort |
investigation of energy parameters of biomaterial conversion process in closed fermentation chamber |
| title_alt |
ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ КОНВЕРСІЇ БІОСИРОВИНИ В ЗАКРИТІЙ КАМЕРІ ФЕРМЕНТАЦІЇ |
| description |
Fermentation of bio-raw materials in closed fermentation chambers is one of the promising methods of composting production, which is developing intensively . However, one of the unresolved issues in the fermentation of bio-based substrates in closed chambers is the low efficiency associated with energy losses. In order to study the energy parameters of the fermentation process of bio raw materials, the design of a closed fermentation chamber was developed and presented. It is established that the temperature parameters at each of the fermentation phases of the substrate are an important factor influencing the efficiency of the entire compost production. It is experimentally determined that the optimal temperatures at each of the fermentation phases are: the phase of heating the substrate - up to 20 ° C; mesophilic phase - from 20 to 42 °C; thermophilic phase - from 42 to 65 °C; ripening phase - from 65 °C to ambient temperature. Providing the specified temperature regime at each of the fermentation phases allows to make the composting process manageable and to obtain high quality composts in accordance with biotechnological norms. It has been experimentally investigated that most energy is lost due to convection in the thermophilic phase of composting. The highest values of the convective heat transfer coefficient were 1.6… 1.7 W/(m2 · °С) at the process temperature equal to 61… 62 °С and took place at 108… 132 hours of the composting process. At the 132nd hour of the process, the value of the heat transfer coefficient was 8.5 W per kilogram of organic matter of the substrate, and the total amount of heat released from a kilogram of organic matter of the substrate reached 2 MJ / kg. Although the internal energy of the substrate increased sharply during the thermophilic phase of composting of raw materials, only 5% of this energy was used to meet the energy needs of the process. Analysis of process parameters shows that about 95% of the heat produced during composting is lost through convection, thermal radiation and during aeration of the substrate with air. These losses can be reduced by developing appropriate thermal support: thermal insulation of the outer surfaces of the chambers, the use of heaters. Ref. 8, fig. 4. |
| publisher |
Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine |
| publishDate |
2021 |
| url |
https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/294 |
| work_keys_str_mv |
AT tereshchukm investigationofenergyparametersofbiomaterialconversionprocessinclosedfermentationchamber AT kliuss investigationofenergyparametersofbiomaterialconversionprocessinclosedfermentationchamber AT tsyvenkovan investigationofenergyparametersofbiomaterialconversionprocessinclosedfermentationchamber AT chubav investigationofenergyparametersofbiomaterialconversionprocessinclosedfermentationchamber AT tereshchukm doslídžennâenergetičnihparametrívprocesukonversííbíosirovinivzakritíjkamerífermentacíí AT kliuss doslídžennâenergetičnihparametrívprocesukonversííbíosirovinivzakritíjkamerífermentacíí AT tsyvenkovan doslídžennâenergetičnihparametrívprocesukonversííbíosirovinivzakritíjkamerífermentacíí AT chubav doslídžennâenergetičnihparametrívprocesukonversííbíosirovinivzakritíjkamerífermentacíí |
| first_indexed |
2025-07-17T11:38:18Z |
| last_indexed |
2025-07-17T11:38:18Z |
| _version_ |
1850411208125972480 |
| spelling |
veorgua-article-2942021-03-30T13:05:17Z INVESTIGATION OF ENERGY PARAMETERS OF BIOMATERIAL CONVERSION PROCESS IN CLOSED FERMENTATION CHAMBER ДОСЛІДЖЕННЯ ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ПРОЦЕСУ КОНВЕРСІЇ БІОСИРОВИНИ В ЗАКРИТІЙ КАМЕРІ ФЕРМЕНТАЦІЇ Tereshchuk, M. Klius, S. Tsyvenkova, N. Chuba, V. biochemical conversion, bio raw materials, drum reactor, substrate, compost. біохімічна конверсія, біосировина, реактор барабанного типу, субстрат, компост. Fermentation of bio-raw materials in closed fermentation chambers is one of the promising methods of composting production, which is developing intensively . However, one of the unresolved issues in the fermentation of bio-based substrates in closed chambers is the low efficiency associated with energy losses. In order to study the energy parameters of the fermentation process of bio raw materials, the design of a closed fermentation chamber was developed and presented. It is established that the temperature parameters at each of the fermentation phases of the substrate are an important factor influencing the efficiency of the entire compost production. It is experimentally determined that the optimal temperatures at each of the fermentation phases are: the phase of heating the substrate - up to 20 ° C; mesophilic phase - from 20 to 42 °C; thermophilic phase - from 42 to 65 °C; ripening phase - from 65 °C to ambient temperature. Providing the specified temperature regime at each of the fermentation phases allows to make the composting process manageable and to obtain high quality composts in accordance with biotechnological norms. It has been experimentally investigated that most energy is lost due to convection in the thermophilic phase of composting. The highest values of the convective heat transfer coefficient were 1.6… 1.7 W/(m2 · °С) at the process temperature equal to 61… 62 °С and took place at 108… 132 hours of the composting process. At the 132nd hour of the process, the value of the heat transfer coefficient was 8.5 W per kilogram of organic matter of the substrate, and the total amount of heat released from a kilogram of organic matter of the substrate reached 2 MJ / kg. Although the internal energy of the substrate increased sharply during the thermophilic phase of composting of raw materials, only 5% of this energy was used to meet the energy needs of the process. Analysis of process parameters shows that about 95% of the heat produced during composting is lost through convection, thermal radiation and during aeration of the substrate with air. These losses can be reduced by developing appropriate thermal support: thermal insulation of the outer surfaces of the chambers, the use of heaters. Ref. 8, fig. 4. Зброджування біосировини в закритих камерах ферментації є одним з перспективних методів виробництва компостів, що інтенсивно розвивається. Однак, одним з невирішених питань процесу зброджування субстратів на основі біосировини в закритих камерах є низька ефективність, пов’язана із втратами енергії. З метою дослідження енергетичних параметрів процесу зброджування біосировини розроблено та представлено конструкцію камери ферментації закритого типу. Встановлено, що саме температурний режим на кожній з фаз зброджування субстрату є вагомим чинником впливу на ефективність усього процесу виробництва компосту. Експериментально визначено, що оптимальними температурами на кожній з фаз зброджування є: фаза розігрівання субстрату – до 20 °С; мезофільна фаза – від 20 до 42 °С; термофільна фаза – від 42 до 65 °С; фаза дозрівання – від 65 °С до температури навколишнього середовища. Забезпечення вказаного температурного режиму на кожній з фаз зброджування дозволяє зробити процес компостування керованим та отримувати компости високої якості відповідно до біотехнологічних норм. Експериментально досліджено, що найбільше енергії втрачається через конвекцію на термофільній фазі компостування. Найвищі значення коефіцієнту конвекційного теплообміну становили 1,6…1,7 Вт/(м2·°С) при температурі процесу рівній 61…62 °С і мали місце на 108…132-й годинах тривання процесу компостування. При цьому на 132-й годині тривання процесу значення коефіцієнта тепловиділення становило 8,5 Вт на кілограм органічної речовини субстрату, а сумарна кількість теплоти, виділена з кілограму органічної речовини субстрату, досягала 2 МДж/кг. Хоча під час термофільної фази компостування біосировини внутрішня енергія субстрату різко зростала, на забезпечення енергетичних потреб процесу витрачалося лише 5 % цієї енергії. Аналіз параметрів процесу свідчить, що близько 95 % від виробленої в процесі компостування теплоти втрачається через конвекцію, теплове випромінювання та під час аерації субстрату повітрям. Ці втрати можна зменшити, розробивши відповідні термопідтримуючі засоби – теплоізоляційне покриття зовнішніх поверхонь камер, використання нагрівачів. Бібл. 14, рис. 5. Institute of Renewable Energy National Academy of Sciences of Ukraine 2021-03-30 Article Article application/pdf https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/294 10.36296/1819-8058.2021.1(64).87-97 Возобновляемая энергетика; № 1(64) (2021): Научно-прикладной журнал Возобновляемая энергетика; 87-97 Відновлювана енергетика; № 1(64) (2021): Науково-прикладний журнал Відновлювана енергетика; 87-97 Vidnovluvana energetika ; No. 1(64) (2021): Scientific and Applied Journal Vidnovluvana energetika; 87-97 2664-8172 1819-8058 10.36296/1819-8058.2021.1(64) uk https://ve.org.ua/index.php/journal/article/view/294/215 Copyright (c) 2021 Vidnovluvana energetika |