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水压式沼气池设计
第三组成员:
一.设计参数
(1)气压:7480Pa(即800mm水柱)。
(2)池容产气率:池容产气率系指每立方米发酵池容积1昼夜的产气量,单位为m3沼气/(m3池容·d)。我国通常采用的池容产气率包括0.15、0.2、0.25和0.3几种。
(3)贮气量:贮气量系指气箱内的最大沼气贮存量。农村家用水压式沼气池的最大贮气量以12h产气量为宜,其值与有效水压间的容积相等。
(4)池容:系指发酵间的容积。农村家用水压式沼气池的池容积有4m3、6m3、8m3、10m3等几种。
(5)投料率:系指最大投入的料液所占发酵间容积的百分比,一般在85%~95%之间为宜。
二、设计原始资料
1、某农户位于平坝农业区:家庭人口数5人,牲畜按养猪数8头计算
2、气压:7840 Pa (即80 cm水柱)
3、池容产气率:为0.3 m3/(m3·d)。
4、收集系数为:0.8
三、设计要求
1、圆筒形水压式沼气池的结构设计和计算;
2、撰写课程设计说明书;
3、绘制圆筒形水压式沼气池结构图1张(A4)。
四.设计说明
1.发酵料液的计算
(1 )发酵料液的体积
V1 = ( ( N 1 + N 2 ) k 2 + n 3 ) t
= ( 0 5 * 0 . 0 6 + 8 * 0 . 0 2 ) * 0 . 8 + 0 ) * 3 5
= 4 . 6 4 8 ( m 3 )
式中:
V1——发酵料液体积,m3;
n1——产人粪便总量。按常住人口×0.006~0.013m3/(人·d)取值;
本次人口5人、0.006m3(人.d)
n2——产牲畜粪便总量。按养猪头数×0.006~0.15m3/(头·d)取值;
本次猪8头;
n3——每日舍外能定量收集粪便总量,m3/d;
k2——收集系数,取0.5~1.0;本次取值0.8;
T——原料滞留期(d):蔬菜区T取30,平坝农业区取35,丘陵农区取40。本次平坝农业区取35。
(2)气室容积的计算
气室容积
V2 = 1 / 2 V 1 * K 3 = 1 / 2 * 4 . 6 48 * 0 . 3 = 0 . 6 9 7 2 ( m 3 )
式中:
V1——发酵料液体积,m3;
V2——气室容积,m3;
k3——原料产气率,我国通常采用的产气率包括0.15m3/(m3·d)、
0.2m3/(m3·d)、0.25m3/(m3·d)、0.3m3/(m3·d)。本次 0.3m3/(m3·d)
2.发酵间的设计
(1)发酵间的容积
V=(V1-V2)K1=(4.648-0.6972)*1=3.9508 ( m 3 )
式中:
V——发酵间容积,m3;
V1——发酵料液体积,m3;
V2——气室容积,m3;
k1——容积保护系数,取0.9~1.05。本次取值1。
(2) 发酵间各部分尺寸的确定
1)沼气池的直径根据用户平面布置确定。考虑充分利用土地资源、平面布局紧凑的原则,确定沼气池的直径为2 m。
2)发酵间池盖削球体矢高和净容积
①池盖削球体矢高
f1 = D / α1 = 2 / 5 = 0.4 (M)
式中:f1——池盖削球体矢高,m;
D——圆柱体形池身直径,m;
α1——直径与池顶矢高的比值,取5~6。本次取5
②池盖削球体净容积
Q1 = π / 6 * f1 * (3r2 + f12 )= 3.14 / 6 * 0.4 * ( 3 * 12 + 0.42 ) = 0.66 (m3)
式中:Q1——池盖削球体净容积,m3;
f1——池盖削球体矢高,m;
R——池身圆柱体内半径,m。
(3)发酵间池底削球体矢高和净容积
①池底削球体矢高
f2 = D / A2 = 2 / 8 = 0.25 (M)
式中:
f2——池盖削球体矢高,m;
D——池身圆柱体直径,m
α2——直径与池底矢高的比值,取8~10。本次取值为8。
②池底削球体净容积
Q3 = π / 6 * f2 * ( 3R2 + F22 ) = 3.14 / 6 * 0.4 * ( 3 * 12 + 0.42 ) = 0.1063 (M3)
式中:
Q3——发酵间池底削球体净容积,m3;
f2——池底削球体矢高,m;
(4)发酵间池身圆柱体容积和池墙高度
①发酵间池身圆柱体净容积
Q2 = V - Q1 – Q 3 = 3.9508 - 0.66 - 0.1063 = 3.1845 (M3)
式中:
Q2——发酵间池身圆柱体净容
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