عنوان

طراحی، ساخت، ارزیابی و شبیه‌سازی هاضم بی‌هوازی برای تولید بیوگاز

شماره

‭۱۸۶۶۱پ‬

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

طراحی، ساخت، ارزیابی و شبیه‌سازی هاضم بی‌هوازی برای تولید بیوگاز

نام نخستين پديدآور

/آرمان جلالی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: کشاورزی

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ‮‭۱۳۹۶‬

نام توليد کننده

، میرزائی

متن يادداشت

چاپی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

مهندسی مکانیزاسیون کشاورزی گرایش انرژی در کشاورزی

زمان اعطا مدرک

‮‭۱۳۹۶/۱۱/۱۵‬

کسي که مدرک را اعطا کرده

تبریز

متن يادداشت

هضم بی‌هوازی، نتیجه تجزیه میکروبی مواد آلی در غیاب اکسیژن است که محصول آن، تولید بیوگاز می‌باشد .اهمیت فنآوری تولید بیوگاز، تولید انرژی تجدیدپذیر، کاهش آلودگی‌های محیطزیست و گازهای گلخانه‌ای و نیز نقش آن در توسعه پایدار جوامع می‌باشد .گاز متان که از ترکیبات عمده بیوگاز می‌باشد - امروزه اهمیت ویژه‌ای پیدا نموده است .از آنجایی که در مناطق دوردست و صعب‌العبور، دسترسی به انرژی‌های رایج از جمله مشکلات اساسی این مناطق محسوب می‌شود بنابراین، انرژی حاصل از بیوگاز) گاز متان (می‌تواند به‌صورت پاک و تجدیدپذیر از زیست‌توده به‌صورت محلی تولید و استفاده گردد بدون این‌که مشکلات حاکم بر شبکه توزیع سوخت‌های رایج را داشته باشد .در بسیاری از کشورها از زیست‌توده برای تولید بیوگاز و انرژی استفاده نموده‌اند .با این وجود، در ایران به دلیل ارزان بودن انرژی فسیلی، هنوز به استفاده از منابع زیست‌توده برای تولید انرژی توجه نشده است .رآکتور، قلب تولید بیوگاز است .در ایران عدم وجود دانش فنی در زمینه طراحی و ساخت رآکتور، مشکلات اساسی را در استفاده از این انرژی پاک به‌وجود آورده است .در این تحقیق با رسیدن به دانش فنی طراحی هاضم بی‌هوازی) رآکتور(، سعی بر آن شد تا سامانه پایلوت هضم بی‌هوازی طراحی و ساخته شود .این طراحی بر مبنای نیاز به حجم معینی بیوگاز انجام گرفته است .اولویت اول مقدار گاز مورد نیاز برای پخت و پز روستایی در نظر گرفته شد .در دستگاه ابداعی، قسمت‌های مکانیکی و الکترونیکی استفاده گردید تا سامانه به‌صورت خودکار عمل می‌کنند .این قسمت‌ها عبارت‌اند از سامانه مکانیکی و الکترونیکی همزن، سامانه گرمایش و کنترل الکترونیکی آن و پایش اطلاعات دمایی، و ثبت داده‌ها .همچنین، واحد مراقبت و پالایش بیوگاز نیز در نظر گرفته شد .رآکتور به حجم ‮‭۴۰۰‬ لیتر بهینه‌سازی و به صورت دوجداره ساخته شد .سامانه همزن به‌صورت مکانیکی بوده و در هر ‮‭۶‬ ساعت به مدت پنج دقیقه با سرعت ‮‭۱۰۰‬ دور در دقیقه کار می‌کرد .شبیه‌سازی ‮‭CFD‬ رآکتور برای رسیدن به دور همزنی مناسب انجام گرفت .در این شبیه‌سازی مشاهده گردید که از بین سه سرعت همزن‮‭۵۰‬ ، ‮‭۱۰۰‬ و ‮‭۱۵۰‬ دور در دقیقه، از نظر میزان اغتشاش کمتر، رسیدن به دمای بهینه در کم‌ترین زمان و یکنواختی بهتر سوبسترا در داخل هاضم از لحاظ دمایی و با توجه به کانتورها و وکتورهای سرعت، دور همزن ‮‭rpm ۱۰۰‬ انتخاب گردید .سامانه گرمایشی با قابلیت کنترل دمای داخل هاضم و جداره دوم در رآکتور تعبیه شد .در قسمت الکترونیکی از حس‌گرهای‮‭pH‬ ، دما، فشار و تجهیزات الکترونیکی لازم برای کنترل خودکار رآکتور استفاده گردید .در واحد مراقبت از رگلاتور، سیستم تصفیه بیوگاز، سوپاپ اطمینان و فشارسنج عقربه‌ای استفاده شد .شیرهایی برای نمونه‌برداری تعبیه شد تا در صورت خرابی حس‌گرها بتوان اندازه‌گیری را با استفاده از نمونه‌برداری انجام داد همچنین، بتوان با نمونه‌برداری روند تغییرات رئولوژیکی سوبسترا، میزان تجزیه‌پذیری و ... را اندازه‌گیری نمود .در طراحی رآکتور از مشخصات پسماند گاوی استفاده گردید که کم‌ترین قابلیت تولید بیوگاز را دارد .در طراحی هاضم و تجهیزات اطلاعات خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی سوبسترا مورد نیاز بود .خواص فیزیکی نظیر رطوبت و جرم مخصوص، خواص شیمیایی نظیر مواد جامد، مواد جامد فرار و نسبت کربن به نیتروژن و در خواص مکانیکی رفتار و خواص رئولوژیکی سوبسترا مورد بررسی قرار گرفت .خواص رئولوژیکی در درصدهای مختلف مواد جامد، سرعت‌های برشی متفاوت و دماهای مختلف مورد مطالعه قرار گرفت و سه معادله رابطه توانی سیال، مدل آرنیوس و مشخصات رفتار ماده بر اساس تغییرات دما و مواد جامد ارایه گردید .رفتار سیال به‌صورت شبه‌پلاستیک و غیرنیوتنی بود .بعد از طراحی و ساخت هاضم، بارگذاری برای ارزیابی سامانه در دو مرحله انجام گرفت .در مرحله اول ارزیابی سامانه، دما ‮‭۴۰‬ درجه سانتی‌گراد و سرعت همزن ‮‭۱۰۰‬ دور در دقیقه کار بود .در مرحله دوم ارزیابی سامانه حرارتی و همزنی متوقف بودند .نتایج نشان دادند که استفاده از همزن و سامانه حرارتی در تولید مقدار بیوگاز و درصد متان مؤثر است .بیش‌ترین مقدار درصد متان تولیدی ‮‭۷۹‬ درصد و مقدار بیوگاز تولیدی ‮‭۲۰۵‬ لیتر ثبت گردید که مربوط به مرحله اول ارزیابی بود .مقدار کل بیوگاز تولیدی در مرحله اول ‮‭۷۰۴۰‬ لیتر و در مرحله دوم ‮‭۵۷۰۴‬ لیتر بود .در مرحله دوم ارزیابی، بیش‌ترین درصد متان تولیدی ‮‭۶۷‬ درصد و بیوگاز تولیدی ‮‭۱۵۵‬ لیتر بود .مهم‌ترین نتیجه حاصل از این پژوهش، دست‌یابی به دانش فنی طراحی و ساخت و بهینه‌سازی یک هاضم بیوگاز می‌باشد .به‌ویژه آن‌که سعی بر آن شده است که نیازمندی‌های داخلی را برآورده نماید و قابلیت بهره‌گیری در سطوح مختلف کاربری و تحقیقات آتی را داشته باشد

متن يادداشت

Anaerobic digestion is the microbial decomposition of organic matter in the absence of oxygen, which results is production of methane. The importance of biogas production technology in terms of renewable energy production, reduction of environmental pollution and greenhouse gas emissions. Methane gas has become very important todays. In remote and impassable areas, access to energy is one of the main problems. This energy requirement can be produced with renewable environment. In many countries, biomass has been used to produce biogas and energy. However, due to the low cost of fossil fuels in Iran, the use of biomass resources has not yet been taken into usual. The heart of the biogas production is reactor. In Iran, the lack of technical know-how in the design and construction of the reactor has created fundamental problems in using this clean energy. In this research, by reaching the technical knowledge of anaerobic digestion (reactor), an anaerobic digestion system was designed and constructed. This design is based on the need for a specific volume of biogas. The first priority was given to the amount of gas required for rural cooking. In the innovative device, mechanical and electronic parts were used and work automatically. These include the mixing, heating and data system. Also, the gas treatment and refueling unit was considered. The reactor was optimized in a volume of 400 liters and was made in pilot form. The mixer system was mechanically working every 6 hours for five minutes at 100 rpm. The heating system has the ability to control the internal temperature of the digester and the second wall, which in this study was kept constant at 40 degrees Celsius. In the electronic part, sensors of pH, temperature and gas were used. In the control unit, the gas purifier system and the safety valve and pressure gauge were used. Valves were used for sampling so that in the event of a failure of the sensors, measurements can be made using sampling. Also, by sampling the process of changes to evaluate behavior of material rheology, degradability, etc., it can be measured. In the design of the reactor, the cow manure has the least production potential of biogas. To design, it was necessary to know the physical, chemical, and mechanical properties of the sunestrate. Physical properties such as moisture, chemical properties such as Total solids, volatile solids and carbon to nitrogen ratios, and mechanical properties of rheological behavior of manuer

مستند نام اشخاص تاييد نشده

جلالی، آرمان

مستند نام اشخاص تاييد نشده

عبدی، رضا، استاد راهنما

مستند نام اشخاص تاييد نشده

عبداله پور، شمس اله، استاد مشاور

مستند نام اشخاص تاييد نشده

رنجبر، فرامرز، استاد مشاور

يادداشت عمومي

سیاه و سفید

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی