Задача №4

Определить объем биогазогенератора V_б и суточный выход биогаза V_г в уста­новке, утилизирующей навоз от п=18 коров, а также обеспечиваемую ею тепловую мощность N (Вт). Время цикла сбраживания τ = 14 сут при температуре t = 25° С; подача сухого сбраживаемого материала от одного животного идет со скоростью W = 2 кг/сут; выход биогаза из сухой массы ν_г= 0,24 м³ /кг . Содержание метана в биогазе составляет 70 %. КПД горелочного устройства η=0,68. Плотность сухого мате­риала, распределенного в массе биогазогенератора, р _сух ≈50 кг/м^г . Теплота сгора­ния метана при нормальных физических условиях Q_н^р =28 МДж/м³.

Решение

Подача сухого сбраживаемого материала от 18 животных идет со скоростью m₀ ( кг/сут):

m₀=W·n=2·18=36 кг/сут;

Cуточный объем жидкой массы V_сут, поступающей в биогазогенерагор (м³/сут) мож­но определить по формуле:

V_сут=m₀/ρ_сух=36/50=0,72 м³/сут

Дано: п=18

τ = 14 сут

t = 25° С

W = 2 кг/сут

ν_г= 0,24 м³ /кг

η=0,68

р _сух ≈50 кг/м^г

Q_н^р =28 МДж/м³

Найти: V_б, V_г, N

Объем биогазогенератора, необходимого для фермы (м³):

V_б=τ·V_сут =14·0,72=10,08 м³

Суточный выход биогаза:

V_г=m₀·ν _г =36·0,24=8,64 м³/сут

Тепловая мощность устройства, использующего биогаз (МДж/сут):

N=η·Q_н^р·V_г·ƒ_{м =} 0,68·28·8,64·0,70= 115 Мдж/сут.

Ответ: объем биогазогенератора V_б=10,08 м³, суточный выход биогаза V_г =8,64 м³/сут, тепловая мощность устройства, использующего биогаз N =115 Мдж/сут.

Задача №5

Для отопления дома в течение суток потребуется Q=0,60 ГДж теплоты. При ис­пользовании для этой цели солнечной энергии тепловая энергия может быть запасена в водяном аккумуляторе. Допустим, что температура горячей воды t₁=54 ° С. Какова должна быть емкость бака аккумулятора V (м³), если тепловая энергия может ис­пользоваться в отопительных целях до тех пор, пока температура воды не понизится до t₂=29 °C? Величины теплоемкости и плотности воды взять из справочной литературы.

Решение

Q=ρ·V·C_р·(t₁-t₂) =>

м³

Дано: Q=0,60 Гдж

t₁=54 ° С

t₂=29 °C

ρ=1000 кг/м³

с_р=4,2·10³ Дж/(кг·К)

Найти: V-?

Ответ: емкость бака аккумулятора V=5,71 м³.

Задача №6

Используя формулу Л. Б. Бернштейна, оценить приливный потенциал бассейна Э _пот (кВт·ч), если его площадь F=1000 км², а средняя величина прилива R_ср=7,2 м.

Решение

Приливный потенциал бас­сейна Э _пот (кВт·ч):

Э_пот =1,97·10⁶·R²_ср·F = 1,97·10⁶·7,2²·1000 =

= 102·10⁹ кВт·ч.

Дано: F=1000 км²

R_ср=7,2 м

Найти: Э _пот - ?

Ответ: приливный потенциал бассейна Э _пот = 102·10⁹ кВт·ч.

Задача №7

Как изменится мощность малой ГЭС, если напор водохранилища Н в засуш­ливый период уменьшится в п=1,2 раз, а расход воды V сократится на m= 20 % ? Потери в гидротехнических сооружениях, водоводах, турбинах и генераторах считать постоян­ными.

Решение

Мощность ГЭС (Вт) можно определить по простому уравнению: N=9,81·V·H·η.

Пусть N – мощность малой ГЭС. Известно, что напор водохранилища H в засушливый период уменьшится в 1,2 раза, а расход воды V сократится на 20 %, то есть V_зас=0,8·V, H_зас = H/1,2.

Дано: n = 1,2 раза

m = 20 %

раза

Ответ: мощность малой ГЭС в засушливый период уменьшится в 1,5 раза.