Апарат для дослідження метаногенного процесу біомаси в лабораторних умовах

Реферат: Апарат для дослідження метаногенного процесу біомаси в лабораторних умовах складається з основи, герметичної термоізольованої ємності з термодатчиком, горизонтальної трубки з електричними контактами, вертикального циліндра, штока, електромагнітного механізму піднімання штока, в який входять піднімальний електромагніт, рухомий патрон з затискними електромагнітами, зворотними пружинами, напрямними, зворотними пружинами, регульованими гайками, кінцевого вимикача, блока керування і запису, барометра. UA 77996 U (12) UA 77996 U UA 77996 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до галузі приладобудування і може мати широке використання при дослідженні бродильних процесів. Наукові дослідження, які проводяться в області виробництва біогазу, спрямовані на пошуки біомас з високим метаногенним потенціалом і потребують постановки великої кількості експериментів. Так як на проведення експерименту над однією біомасою потрібно затратити до 30 діб, виникає потреба закладати в нього велику кількість біомас різноманітного складу. Конструкція апарата для дослідження об'єму газу в лабораторних умовах описана в Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М., 1971. Основний недолік цього апарата є неточність при вимірюванні об'єму газу, так як об'єм визначається методами поглинання, або адсорбції, та методами спалювання. Задачею корисної моделі є створення конструкції апарата для дослідження метаногенного процесу біомаси в лабораторних умовах шляхом виконання її у вигляді основи, герметичної термоізольованої ємності з термодатчиком, горизонтальної трубки і електричними контактами на кінці, вертикального циліндра, штока, електромагнітного механізму піднімання штока, блока керування і запису, причому на основі встановлено герметизовану термоізольовану ємність, об'єм якої у верхній частині з'єднаний з атмосферою горизонтальною трубкою, виготовленою з матеріалу, поверхня якого не змочується водою, а на кінці трубки встановлені електричні контакти, крім того в ємність встановлено ферментер, виготовлений з газонепроникного поліетилену, в якому знаходиться досліджувана біомаса і затравка, який є герметичний і здатний збільшувати свій об'єм при виділенні біогазу і витісняти повітря з об'єму ємності через гopизонтальну трубку в атмосферу, а знизу на певній віддалі від кінця горизонтальної трубки до неї під'єднано вертикальний циліндр, встановлений на основі і заповнений рідиною, крім того в циліндр встановлено шток з здатністю вертикального переміщення і фіксації в заданому положенні, а під циліндром на основі встановлено електромагнітний механізм піднімання штока на регульовану висоту, виконаний у вигляді піднімального електромагніта з кінцевим вимикачем, рухомого патрона з затискними електромагнітами і зворотними пружинами, здатного вільно переміщатися в напрямних паралельно осі штока під дією піднімального електромагніта та зворотних пружин з можливістю регулювання величини переміщення h, який здійснює вертикальне переміщення штока на висоту h і витісняє з вертикального циліндра в горизонтальну трубку необхідний об'єм рідини для подальшого його переміщення повітрям, витісненим біогазом з герметичної ємності до кінця горизонтальної трубки і замиканням електричних контактів, що приводять в дію електромагнітний механізм піднімання штока і подачу наступного об'єму рідини в горизонтальну трубку, крім того на основі встановлено блок керування та запису, який забезпечує автоматичну подачу рідини в горизонтальну трубку, записує час подачі і кількість подач рідини в горизонтальну трубку, атмосферний тиск і температуру повітря в горизонтальній ємності. Апарат для дослідження метаногенного процесу біомаси в лабораторних умовах показано на кресленні. Апарат для дослідження метаногенного процесу біомаси в лабораторних умовах складається з основи 1, герметичної термоізольованої ємності 2 з термодатчиком 3, горизонтальної трубки 4 з електричними контактами 5, вертикального циліндра 6, штока 7, електромагнітного механізму піднімання штока 8, в який входять піднімальний електромагніт 9, рухомий патрон 10 з затискними електромагнітами 11 і 12, зворотними пружинами 13 і 14, напрямними 15 і 16, зворотними пружинами 17 і 18, регульованими гайками 19 і 20, кінцевого вимикача 21, блока керування і запису 22, барометра 23. Робота апарата для дослідження метаногенного процесу біомаси в лабораторних умовах та визначення його параметрів здійснюється наступним чином. За допомогою гайок 19 і 20 встановлюють необхідну висоту піднімання штока h. Опускають шток 7 в крайнє нижнє положення. Заповнюють вертикальний циліндр 6 електропровідною рідиною до рівня горизонтальної трубки 4. Встановлюють в герметичну ємність 2 ферментер 24 з досліджуваною біомасою і затравкою, яка почала виділити біогаз, загерметизовують ємність. Замикають контакти 5, при цьому першими спрацьовують затискні електромагніти 11 і 12, які в патроні 10 затискають шток 7, потім спрацьовує піднімальний електромагніт 9, який піднімає патрон 10 разом з штоком 7 і занурює його в рідину на висоту h, при цьому електропровідна рідина в об'ємі, рівному об'єму зануреного штока, витісняється в горизонтальну трубку і утворює кульку 25, яка перекриває її прохід. При завершені підйому штока 7 опрацьовує кінцевий вимикач 5. Першими вимикаються затискні електромагніти 11 і 12, при цьому зворотні пружини 13 і 14 вивільняють шток 7 від патрона 10. Наступним вимикається піднімальний електромагніт 9 і під дією зворотних пружин 17 і 18 патрон 10 опускається на висоту h і займає своє початкове положення. 1 UA 77996 U 5 При виділенні біогазу ферментер 24 збільшується в об'ємі і витискає з ємності повітря в горизонтально трубку 4 і переміщає кульку 25 по її каналу до контактів 5, які знаходяться на кінці трубки. При замиканні кулькою 25 контактів 5 спрацьовує електромагнітний механізм піднімання штока і цикл повторюється. Процес проходить протягом виділення біогазу. Об'єм виділеного біогазу визначають за формулою   d2  l  n  1 , 4 де d - внутрішній діаметр горизонтальної трубки, l - відстань між рідинними кульками в горизонтальній трубці, n - кількість спрацьовувань електромагнітного механізму піднімання штока. Крім того визначають інтенсивність виділення біогазу за формулою V 10   d2  l   d2  l   d2  l , N2  Nn  4t 2  t1  4t 3  t 2  4t n  t n 1  де t1, t 2, t 3  t n - годинниковий час спрацювання електромагнітного механізму піднімання штока. Будують графік виділення інтенсивності виділення біогазу для Nt  , а також згідно з записами будують графіки: - температури t C (t); - атмосферного тиску P (t). До переваг належать: - висока точність визначення об'єму виділеного біогазу; - можливість прослідковування інтенсивності виділення біогазу протягом всього процесу; - можливість відслідкувати залежність процесу виділення біогазу від температури та атмосферного тиску. N1  15 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 35 40 45 50 Апарат для дослідження метаногенного процесу біомаси в лабораторних умовах, що виконаний у вигляді основи, герметичної термоізольованої ємності з термодатчиками, горизонтальної трубки з електричними контактами на кінці, вертикального циліндра, штока, електромагнітного механізму піднімання штока, блока керування і запису, який відрізняється тим, що на основі встановлено герметизовану термоізольовану ємність, об'єм якої у верхній частині з'єднаний з атмосферою горизонтальною трубкою, виготовленою з матеріалу, поверхня якого не змочується водою, а на кінці трубки встановлені електричні контакти, крім того в ємність встановлено ферментер, виготовлений з газонепроникного поліетилену, в якому знаходиться досліджувана біомаса і затравка, який є герметичний і здатний збільшувати свій об'єм при виділенні біогазу і витісняти повітря з об'єму ємності через горизонтальну трубку в атмосферу, а знизу на певній віддалі від кінця горизонтальної трубки до неї під'єднано вертикальний циліндр, встановлений на основі і заповнений рідиною, крім того в циліндр встановлено шток з здатністю вертикального переміщення і фіксації в заданому положенні, а під циліндром на основі встановлено електромагнітний механізм піднімання штока на регульовану висоту, виконаний у вигляді піднімального електромагніта з кінцевим вимикачем, рухомого патрона з затискними електромагнітами і зворотними пружинами, здатного вільно переміщатися в напрямних паралельно осі штока під дією піднімального електромагніта та зворотних пружин з можливістю регулювання величини переміщення h, який здійснює вертикальне переміщення штока на висоту h і витісняє з вертикального циліндра в горизонтальну трубку необхідний об'єм рідини для подальшого його переміщення повітрям, витісненим біогазом з герметичної ємності до кінця горизонтальної трубки і замиканням електричних контактів, що приводять в дію електромагнітний механізм піднімання штока і подачу наступного об'єму рідини в горизонтальну трубку, крім того на основі встановлено блок керування та запису, який забезпечує автоматичну подачу рідини в горизонтальну трубку, записує час подачі і кількість подач рідини в горизонтальну трубку, атмосферний тиск і температуру повітря в горизонтальній ємності. 2 UA 77996 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3