Ідентифікація коефіцієнтів і порівняння розрахунків по моделі з 3.4. експериментом
Була проведена ідентифікація коефіцієнтів системи на підставі експериментальних даних отриманих раніше Ченом і Хошимото в серії експериментів з різними умовами середовища по трьом вимірам в кожному в певні моменти часу. Субстратом були відходи свиноферм. Для ідентифікації був обраний один показник — середня маса газу, що виділяється біореактором за певний період часу з початку запуску біореактору.
Спочатку приведемо експериментальні дані [73, 74]:
Експеримент 1. Температура навколишнього середовища і початкова температура органічного середовища — 20 °С, концентрація живильних речовин 20 г/л. Значення показника:
14-ий день — 0,24 л газу на літр обсягу біореактору;
21-ий день — 0,25 л газу на літр обсягу біореактору;
Експеримент 2.Температура навколишнього середовища і початкова температура органічного середовища — 25 °С, концентрація живильних речовин 20 г/л. Значення показника:
7-ий день — 0,12 л газу на літр обсягу біореактору;
14-ий день — 0,39 л газу на літр обсягу біореактору;
21-ий день — 0,31 л газу на літр обсягу біореактору;
Експеримент 3. Температура навколишнього середовища і початкова температура органічного середовища — ЗО °С, концентрація живильних речовин 20 г/л. Значення показника:
7-ий день — 0,6 л газу на літр обсягу біореактору;
14-ий день — 0,48 л газу на літр обсягу біореактору;
21-ий день — 0,325 л газу на літр обсягу біореактору;
Експеримент 4. Температура навколишнього середовища і початкова температура органічного середовища — 35 °С, концентрація живильних речовин 20 г/л. Значення показника:
7-ий день — 0,79 л газу на літр обсягу біореактору;
14-ий день — 0,52 л газу на літр обсягу біореактору;
21-ий день — 0,35 л газу на літр обсягу біореактору;
Експеримент 5. Температура навколишнього середовища й початкова температура органічного середовища — 40 °С, концентрація живильних речовин 20 г/л. Значення показника:
7-ий день — 0,9 л газу на літр обсягу біореактору;
14-ий день — 0,54 л газу на літр обсягу біореактору;
21-ий день — 0,375 л газу на літр обсягу біореактору;
Обсяги виходу газу наведені для нормальних умов, відповідно для метану (СН4) 22,4 л відповідають 16 м речовини.
По запропонованому вище методу була проведена ідентифікація параметрів розроблених моделей. Результати ідентифікації параметрів:
|
кап =0,74 |
kaiopt = 0,15 год-1 |
к5і = 0,0 Дж/(кг-год); |
|
ka2i= 0,19 |
kb2i = 0,048 |
kbiopt= 0,0000363 год-1 |
|
казі= 0,07 |
кьзі = 0,09 |
S = 14 м2 |
|
ка51 = 1-Ю6 Дж/(кГ-ГОД) |
к4і= 0,862 |
V = Змл; |
|
с = 4060 Дж/(кгК); |
Tmax = 335 К |
Topt = 322 К |
|
б = 1000 Джх/(К-м2) |
рНтах — 8 |
рНтт 5 |
|
Т0 = 273 К |
pHopt = 7 |
рН0 = 7 |
|
Тщіп = 273 К |
бі = 0 |
б2 = 0 |
|
Я W5 1! |
Кі = 2 |
п = 0 |
|
ті(0) = 0,25 кг |
т2(0) = 0,0 кг |
т3(0) = 0,0 кг |
|
тДО) = 0,60 кг |
пі5(0) = 3000 кг |
Використовуючи ці коефіцієнти, отримані в результаті обробки експериментів, проведені розрахунки по розробленим моделям. Результати розрахунку приведені на рис. 3.11, де зірочками відмічені експериментальні крапки, лінією — розрахункові данні. Тривалість t вимірюється в добах.
 |
Рисунок 3.11 — Зміна маси газу, який виділяється за добу на літр відходів з урахуванням температури [67, 212].
Приведемо відхилення розрахункових даних від експеримен
|
тальних у відсотках:
|
З наведеної таблиці видно, що розрахункові значення досить точно описують реальні процеси. Більше того, знайдені параметри, що описують залежність процесів від температури (Tmin=273 К, Ттах=335 К, Тор1=322 К), відповідають цілком певному виду метано — генних мікроорганізмів — Methanosarcina sp., що також свідчить про застосовність такого методу ідентифікації параметрів і запропонованої моделі взагалі.