تقدیر محتوی المیثان بقیاس درجة حرارة وفرق الجهد للهب الغاز الحیوی المشتعل

نوع المستند : Original Article

المؤلف

مدرس بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة – جامعة قناة السویس، مصر.

المستخلص

یهدف هذا البحث إلی قیاس نسبة المیثان فی الغاز الحیوی معتمداً علی الخواص الفیزیائیة لاشتعال الغاز الحیوی من درجة حرارة لهب الاشتعال وفرق الجهد بواسطة ثرموکابل لقیاس درجة الحرارة وفرق الجهد.
أجریت تجربة معملیة فی الوحدة المعملیة للغاز الحیوی بقسم الهندسة الزراعیة – کلیة الزراعة - جامعة قناة السویس علی خلیط من روث الماشیة ومخلفات الدواجن بنسبة خلط ٥٠:٥٠ ٪ مادة جافة کلیة (٧٫٨ ٪ مادة جافة کلیة فی الخلیط) بالتخمر اللاهوائى نظام تغذیة مستمرة تحت درجة حرارة (۳٨ مo) فی مدی المیزوفلک وبدون تقلیب لوقت استبقاء ٢٥ یوم کرر مرتین لثبات إنتاج الغاز الحیوی فی مخمر أفقی مصنع من الحدید المجلفن بسمک ١٫٥ مم وبقطر وارتفاع ٢٥٠ و ٤٥٠ مم علی التوالی وحجم صافی لتخمر المادة ١٧ لتر.
تم قیاس کمیة الغاز الحیوی الناتج باللتر بالإزاحة الحجمیة ورقم الأس الهیدروجینی فی المادة المتخمرة یومیاً وکذلک ضغط الغاز بالملی بار فی خزان الغاز وسرعة خروج الغاز متر/ثانیة من خلال فتحة الاشتعال قطر ۳ مم. تم إشعال حجم ٥ لتر من الغاز الناتج یومیاً وتم قیاس درجة حرارة اللهب (م°) بواسطة ثرموکابل J type  وکذلک فرق الجهد (ملی فولت) بواسطة ثرموکابل K type تم تقدیر نسبة المیثان فی الغاز الحیوی الناتج لنفس العینات بطریقة الغاز کروماتوجرافgas chromatography  
وقد توصلت النتائج إلی:
-                         السرعة المتوسط لخروج الغاز الحیوی من فتحة الاشتعال ٢٫١ متر/ ثانیة بینما کان متوسط الضغط فی خزان الغاز ۹۹٦ ملی بار
-                         کان معدل سریان الغاز الحیوی خلال فتحة الاشتعال ٠٫۹ لتر/ دقیقة وکان السریان رقائقی وذلک لانخفاض رقم رینولدز ٦١٠

-                         زادت قیمة رقم الأس الهیدروجینی للمادة المتخمرة خلال المکررة الثانیة لوقت الاستبقاء من ٧٫٠٦ الی ٨٫١٢ وکذلک نسبة المیثان من ٥٤٫٥ الی ٦٨٫١ ٪ علی التوالی بینما فی نفس الوقت انخفضت نسبة ثانی أوکسید الکربون من ٤٢٫٥ الی ٢٨٫۹ ٪ علی التوالی

-                         سجلت أقل درجة حرارة للهب ٤٦٠ م° وکذلک اقل فرق جهد ۳٨ ملی فولت عند نسبة میثان ٥٤٫٥ ٪ بینما کانت أعلی درجة حرارة للهب ٦۳١ م° وأعلی فرق جهد ٤٢٫٦ ملی فولت عند نسبة میثان ٦٨٫١ ٪
-                         دلت النتائج علی وجود علاقة طردیة بین درجة حرارة اللهب وکذا فرق الجهد مع نسبة المیثان فی الغاز الحیوی
-                        یمکن تقدیر نسبة المیثان فی الغاز الحیوی من الخواص الطبیعیة لاشتعال الغاز بواسطة درجة حرارة اللهب وکذلک فرق الجهد الناتج من حرارة اللهب.

الموضوعات الرئيسية


Abubakar, M. M. (1990). Biogas generation from animal wastes. Nigerian Journal of Renewable Energy, 1, 69-79.
Accutherm International Pty Ltd (2001). Forced draught burner handbook, First edition: September 2001, RIELLO S.p.A. Legnago – Italy. 170 p.
Bolton, W. (2003). "Mechatronics" Third ed. New York: Prentice Hall, USA.
Borman, G. L. and K. W. Ragland (1998). “Combustion Engineering”, McGraw-Hill International Editions.
Canadian Agricultural Energy End Use Data and Analysis Centre (CAEEDAC) (1999). The economics of biogas in the hog industry. A report prepared for Natural Resources Canada (NRCan), Canada.
Cheremisinoff, N. P. and F. Ellerbusch (1980). Biomass: application, technology and production. Marcel Dekker Inc, USA, 131-145.
Constant, M., H. Naveau, G.-L. Ferrero and E.-J. Nyns (1989). Biogas End-use in the European Community, Elsevier App. Sci., London, UK, p. 22.
El-Awady, M. N. and A. S. El-Said (1989). Characteristics of an air-carrier from different outlet shapes. Misr J. Ag. Eng., 6, (2): P. 125-132.
FAO (1997). A system approach to biogas technology. Sustainable Development (SD): Environment: Energy and environmental technology, from "Biogas technology: a training manual for extension" FAO/CMS, 1996.
Fulford, D. (1988). “Running A Biogas Programme: A Handbook”, Intermediate Technology Publication, UK.
Holman, J. P. (1995). Experimental methods for engineers. 6th Ed. New Delhi: Tata McGraw-Hill, p. 539-43.
Khandewal K. and S. Mahdi (1986). Biogas technology: practical handbook. New Delhi: Tata McGraw-Hill, p. 51-2.
Kohler, S. (2007). Utillization with biogas. Midwest Energy Conference, Intelligent Solutions for Distributed Power Generation, MDE - Dezentrale Energiesysteme GmbH, Germany.
Kreith, F. (2000). The CRC Handbook of Thermal Engineering. CRC Press, Inc. Boca Raton, Florida, USA.
Leung T. and I. Wierzba (2008). The effect of hydrogen addition on biogas non-premixed jet flame stability in a co-flowing air stream. International Journal of Hydrogen Energy, Volume 33 (14) Pages 3856-3862.
Maishanu, S. M., M. Musa and A. S. Sambo (1990). Biogas technology developments of the Sokoto Research Centre. In: Energy and Environment (A. A. M. Sayigh, Ed.) Pergamon Press, Vol. 3, 11.927-931.
Mandal, T., B. A. Kiran and N. K. Mandal (1999). Determination of the quality of biogas by flame temperature measurement. Energy Conversion & Management, 40 1225-1228.
Rallis, C. J. and A. M. Garforth (1980). The determination of laminar burning velocity. Progress Energy Combustion Science, 6, 303.
Sasse, L. (1988). Biogas Plants.Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ-Gate) GmbH, Germany.
Sathianathan, M. A. (1975). "Biogas achievements and challenges". Association of voluntary agencies of rural development, New Delhi, India.
Serway, A. R. and W. J. Jewett (2004). Physics for Scientists and Engineers. Thomson Brooks/Cole © 6th Edition, ISBN 0534408427, 1296 pages.
Shah, A. K. (1974). Combustion engineering and fuel technology. Oxford: IBM, p. 461-2.
Trigas, A. (2002). Use of turbine flow meters - practical aspects calibration and UVC principles. Flow Measurement & Calibration Services, TrigasFI GmbH, Schusterweg 1, D- 5375 Neufahrn, Germany.
Van Haandel, A. (1994). Influence of the digested COD concentration on the alkalinity requirement in anaerobic digesters. Water Science and Technology 30 (8), 23–24.
Van Haandel, A. C. and G. Lettinga (1994). Anaerobic sewage treatment: a practical guide for regions with a hot climate. John Wiley & Sons, Chichester, UK, p. 226.
Veenman, M. P. B. (2004). Statistical analysis of turbulent pipe flow : a numerical approach. Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven, Proefschrift. – ISBN 90-386-3025-5, NUR 978.
Werner, U., U. Stöhr and N. Hees (1989). Biogas plants in animal husbandry. Deutsche Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ-Gate) GmbH, Germany.
Wheeler, A. J. and A. R. Ganji (2004). Introduction to engineering experimentation, Second ed. New Jersey: Prentice Hall, USA.
Zicari, S. (2003). Removal of hydrogen sulfide from biogas using cow-manure compost. MS Thesis, CornellUniversity, Ithaca, NY, 120 pp.