Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 [ 241 ] 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284

тальных могут быть рассмотрены как избыточные. Ослабленный фактор ограничивает реакцию и называется лимитирующим фактором.

На практике каждый из этих факторов становится лимитирующим по очереди: очевидно, что если последовательно воздействовать на наиболее лимитирующий, увеличивается урожайность растений.

Что касается СОг, он может легко быть получен путем сжигания газа, когда этот фактор становится лимитирующим, т.к. сжигание природного газа или пропана позволяет производить углекислый газ, тепло и пары воды в соответствии со следующей классической формулой:

СН4 + 2О2 -> СОг + 2Н2О + тепло,

СзНв + 5О2 -> ЗСОг + 4Н2О + тепло.

Наблюдения, проведенные за прошедшие десятилетия, показали, что содержание двуокиси углерода в воздухе (0,03%) оказывается часто недостаточным в теплицах, в зависимости от развития других факторов реакции возможно его увеличение при определенных условиях, путем подачи более или менее больших газовых потоков.

Наконец, надо подчеркнуть, качество сжигания, которое можно реализовать с природным газом и СНГ:

- в аппаратах с теплообменниками легко реализуется сжигание с небольшим избытком воздуха, что позволяет достичь содержания СО2 немного меньшей величины, соответствующей нейтральному горению (сухие продукты сгорания), т.е. условия, благоприятные хорошему КПД;

- в аппаратах, работающих с прямым разбавлением дыма, природный газ и СНГ оказываются топливом первого класса из-за небольшого содержания в дыме несгоревших частиц SO2 и

Можно дать следующие экспериментальные величины для пропана:

для 1%С02:

SO2 < 0,1 р.р.т.

НСНО < 1,0 р.р.т.

СО < 10,0 р.р.т.

МОиМОг < 10,0 р.р.т

Нагоревшие углеводороды < 0,1 р.р.т.

Все эти величины значительно ниже технических концентраций. Это качество сжигания широко используется в сельском хозяйстве.

8.5.4.2.2. Эффективность теплицы

В зависимости от требований к температуре, культивируемые растения могут быть приближенно разделены на две группы:

- растения, способные произрастать при температуре окружающей среды менее 0°С и не опускающейся, однако, ниже -15 - -20°С, в зависимости от вида и сорта. Это зимующие растения;

- растения, не переносящие зимнюю температуру, - весенние растения.

В первом случае имеет место "вегетативное выживание" и рост происходит когда позволяют природные климатические условия.

Во втором случае нет "вегетативного выживания", при первом замерзании ткань растения разрывается, омертвляется и растение гибнет. Большая часть огородных и цветочных растений входят во вторую категорию.

Быстрый рост потребностей и вкуса потребителей заставил поставщиков развивать параллельно следующие направления:

- консервация;

- получение ранних овощей;

- и, наконец, эта эволюция продолжается, потребление требует сегодня свежие продукты в течение всего сезона; в межсезонье и при неблагоприятном климате в теплицах, которые должны рассматриваться как среда с искусственным климатом".

Конструкция застекленной теплицы должна удовлетворять следующим требованиям:

- поддержание наилучшей температуры воздуха и почвы;

- поддержание наилучшей влажности воздуха и почвы;

- нахождение наилучшего естественного или искусственного освещения;

- наконец, наилучший химический состав воздуха (содержание СО;).

8.5.4.2.3. Поддержание температуры воздуха и почвы

Температура играет определяющую роль в развитии растений. В теплице необходимо поддерживать температурные параметры.

Подъем температуры, который проявляется естественно под укрытием на солнце, - результат парникового эффекта (прозрачный материал кровли пропускает почти всю солнечную радиацию, видимую и инфракрасную, близкую и среднюю в диапазоне 0,25 - 2,5 мкм, и она поглощает всю радиацию с большой длиной волны в приземной и атмосферной зоне от 5 до 50 мкм), что также снижает обмен с наружной средой.

На самом деле этот обмен существует:

- прежде всего потому, что конструкция теплицы некогда не бывает герметичной и это отсутствие герметичности увеличивается за счет влияния ветра, который надавливает на стенки теплицы с большой и изменяющейся силой. В соответствии со своей герметичностью теплица обновляет объем своего воздуха от 1,8 до 3 раз в час. Существуют, таким образом, потери тепла с утечками воздуха (потери конвекцией); затем теплица теряет тепло излучения и через стенки (теплопроводность-конвекция).

Чтобы компенсировать все эти потери, надо подвести к теплице тепло искусственным способом. С этой целью используется теплоноситель, которым может быть либо вода, либо воздух.

8.5.4.2.3.1. Процесс отопления теплиц горячей водой

Горячая вода с высокой температурой (65 - 70°С) производится котлом, и отопление теплицы осуществляется посредством сребренных или гладких труб простым увеличением диаметра или решст-

ром труб, расположенных обычно вдоль стен на столбиках, немного над поверхностью почвы.

Многие из этих котельных, ранее работавших на жидком топливе, переведены на газ.

Использование газового топлива позволяет значительно улучшить КПД котельной:

- за счет использования котлов-конденсаторов. В этих котлах конденсация водяных паров дыма вызывает дополнительную передачу тепла к стенкам теплообменника. Это рекуперированное количество тепла далеко не маленькая величина, т.к. представляет в общем 10% высшей теплоты сгорания газа;

- за счет конденсационного рекуператора на уходящих газах котла. Речь идет об установке на существующем классическом котле, позволяющем рекуперировать энергию, еще содержащуюся в дыме.

Эти рекуператоры на дыме являются теплообменниками, расположенными на выходе из котла и позволяющими подогревать обратную воду или подогревать дополнительную петлю низкой температуры.

Существует два типа рекуператоров на дымовых газах:

• сухого типа (стенка разделяет дым и воду);

• промывочного типа (контактного) (вода разбрызгивается в продуктах сгорания).

Можно, более того реализовать систему использования всего газа на производство теплой воды, теплового насоса (система вода-вода, источник холода в горизонте грунтовых вод) с газовым двигателем, коэффициент совершенства которого в этом случае очень высок, рекуперируя все тепло, производимое двигателем.

8.5.4.2.3.2. Процесс нагревания теплиц горячим воздухом

Можно отапливать теплицу генератором горячего пульсирующего воздуха.

Преимущество над классической системой (горячая вода, производимая котельной) в том, что при равной мощности она требует меньших капитальных вложений.

В этом процессе отопления газ (природный или СНГ) показывает еще свое превосходство по отношению к жидкому топливу.

8.5.4.2.3.2.1. Гэнврация горячего воздуха путем прямого разбавления продуктов сгорания

Чистота продуктов сгорания газа позволяет использовать для отопления теплицы генераторы горячего воздуха, получаемого прямым разбавлением дыма. Действительно, как показывает уравнение горения газа, продукты сгорания не содержат ничего, кроме водяных паров и углекислоты. Итак, водяные пары не мешают, напротив, всегда стараются иметь большую влажность и больше СОг в теплицах, что, как показано дальше, необходимо для растений.

Преимущество этого процесса заключается в небольших капитальных вложениях, с одной стороны, и превосходном КПД (100%) - с другой стороны.

Можно с этими аппаратами, учитывая гибкость газовых горелок, получить очень тонкое регулиро-

вание при условии правильного расположения термостата в теплице. На практике термическая мощность Офаничена концентрацией СОг в теплице.

8.5.4.2.3.2.2. Гэнератор горячего воздуха с теплообменником: газовый воздухонагреватель

Чтобы избежать указанных выше недостатков, можно использовать генератор горячего воздуха с теплообменником.

8.5.4.2.3.3. Обогрев теплиц радиационными трубами низкой температуры

Трубы горячей воды и нагретый воздух не эффективны для обогрева теплиц большой высоты. Выделяя тепло прежде всего конвекцией, они приводят к большому потреблению энергии.

Радиационные трубы низкой температуры являются решением проблемы.

Это темные излучатели, характеризуемые внутренним сжиганием, осуществляемым внутри корпуса обогревателя, имеющего относительно низкую температуру (250 - 500°С)

Длина волны, соответствующая максимальной интенсивности спектра, - порядка 4 мкм.

8.5.4.2.3.4. Увеличение содержания углекислого газа. Регулирование

Растения заимствуют углерод, необходимый для их метаболизма из углекислого газа воздуха, который их окружает. Они черпают другие питательные вещества в почве с помощью своих корней. Растение, благодаря хлорофиллу - зеленому пигменту, служащему катализатором, и используя энергию света солнечных лучей, способно диссоциировать молекулы углекислого газа. Оно удерживает углерод и выделяет кислород: это фотосинтез или хлорофилловая ассимиляция.

В теплицах в солнечные дни три первых параметра обычно находятся на достаточном уровне. Напротив, если растение потребляет много углекислого газа, его концентрация в теплице уменьшается.

В хороший солнечный день замер концентрации СОг в теплице, имеющей большую вегетацию (томаты, огурцы), дает величину, близкую к 0,01%. В то время, как в атмосфере концентрация составляет 0,03%.

Слишком слабая концентрация СО; становится лимитирующим фактором. Растение останавливает свое развитие. Лечение состоит в искусственном обогащении теплицы СОг.

8.5.4.2.3.4.1. Генератор СОг

Техника наиболее простая и наименее разорительная, состоящая в реализации горения, освобождающего от всех токсических для растений продуктов.

Единственным топливом, позволяющим реализовать это чистое горение, является газ. Генератор углекислого газа простой конструкции имеется в продаже.

8.5.4.2.3.4.2. Регулирование

Регулирование с помощью фотоэлектрической ячейки в зависимости от интенсивности освещения было заброшено, т.к. было неизвестно, как эталонировать ячейку, имея неопределенность порога

освещенности, необхо/имой для прекращения фотосинтеза (изменяющийся в зависимости от места и стадии вегетации).

Регулируют, таким образом, в зависимости от содержания COj в теплице.

Когда концентрация СОг уменьшится, т.е. растения его ассимилировали, и необходимо компенсировать падение концентрации путем эмиссии СОг. Когда концентрация стабилизируется или увеличивается, это означает, что растение прекратило ассимиляцию. Надо прекратить эмиссию СОг. На практике для определения этого изменения концентрации используется явление деформации конуса голубого пламени маленькой индукционной горелки в зависимости от изменения состава воздуха, идущего на его горение, при прочих равных условиях.

Термопара, расположенная в пламени, производит электрический ток более или менее интенсивный в зависимости от высоты голубого конуса (горячая часть пламени). Достаточно увеличить этот ток и использовать его на эталонном аппарате для открытия или закрытия электрокрана. С помощью этого процесса относительно точную технику регулирования, которая позволяет поддерживать в теплице содержание СОг от 0,12% ± 0,01%, обычно рассматривают для практики как оптимальную.

8.5.4.3. Скотоводство. Биоклиматическое кондиционирование скотоводческих помещений

8.5.4.3.1. Потребности животных

Все специалисты зоотехники знают, что для откорма животных, желая получить максимальный привес в минимальное время, содержание скота в закрьп-ом помещении часто является решением наи1более экономичным.

Индекс потребления, который играет преобладающую роль в себестоимости животных с точки зрения откармливания, значительно улучшается в закрьп-ых помещениях, где можно регулировать основные факторы окруж1ающей среды:

- температура;

- относительная влажность;

- химический состав воздуха;

- скорость циркуляции воздуха и его траектория.

Что касается химического состава воздуха, допустимое содержание основных вредных газов, выделяемых животными, может бьпъ резюмировано, как следующее:

С другой стороны, потеря энергии или тепла животными в форме испарения и дыхания зависит от способности воздуха воспринять эту воду, отсюда важность относительной влажности воздуха.

Может бьпъ указан диапазон относительной влажности, внутри которого при определенных температурах животные не будут испытывать никакого серьезного риска развития микробных заболевании.

Действие фактора температуры является определяющим, таким образом, предпочтительнее поддерживать температуры в диапазоне влажности, чем наоборот. В качестве примера ниже в таблице приведены некоторые желательные величины.

Обычно обозначают W количество паров воды, выделяемых животными в здоровом состоянии, количество, которое соответствует практически парам воды, вдыхаемым в большинстве случаев из нормальной окружающей среды в зданиях, содержащихся в чистоте с эффективной естественной вентиляцией. Эта физическая величина, на которую почти нельзя влиять, на уровне скотоводства, хотя бы для одного места

Так же обычно обозначают Q, - количество тепла, способного выделиться животным при хорошем здоровье. Наконец, полагают, что влияние веса является определяющим фактором.

Параметры количества тепла, которое способны выделить телята.

Твмпвратура и процент влажности в скотоводстве.