Для улучшения протекания процесса брожения, термостабилизации, активного перемешивания, интенсификации теплообмена между нагревательным элементом и средой авторами предлагается конструкция биореактора с барботажного
интенсификацией теплообмена [32]. Рециркуляция произведенного биогаза в зону теплообмена положительно влияет на процесс брожения. Массовое барботирования нецелесообразно, поскольку создает вокруг теплообменника газовую «подушку», что ухудшает передачу тепла от нагревателя к среде. Поэтому рекомендуется локальное газожидкостной омывания теплообменной поверхности. Струи газа будут создавать подъемные течения и омывать отопитель двухфазным средой. Реактор (рис. 3.9) содержит утепленный корпус 1, к которому с помощью верхней 4 и нижней 2 опорных газораспределительных решеток крепится рабочий резервуар 3. В верхней части рабочего резервуара 3 закреплено газопровод 5. Газопровод 5 соединяет низ утепленного корпуса и верх рабочего резервуара. В нижней части рабочего резервуара 3 размещено нагревательный элемент 6 и гребенку 8. К газопроводу подключен компрессор 7, патрубок отвода биогаза на нужды хозяйства и запорная арматура 9.
Процесс выработки биогаза протекает следующим образом. С накоплением биогаза он проходит в газопровод 5 и, приобретая нужного давления с помощью компрессора, часть его возвращается в рабочий резервуар, где распределяется посредством гребенки и струями обтекает теплообменную поверхность. Это приводит к интенсификации теплообменных процессов, активного перемешивания и термостабилизации процесса брожения биомассы.
Конструкция биореактора с прослойкой между утепленным корпусом и рабочим резервуаром (рис. 3.12) позволяет повысить термическое сопротивление стенки реактора. Подведение произведенного газа в зону расположения теплообменника позволит не только интенсифицировать процессы теплообмена между стенкой нагревателя и средой, но и достичь более равномерного перемешивания среды. В результате достигается улучшение процесса анаэробного брожения биомассы, приводит к увеличению выхода биогаза и снижение энергозатрат.
Анализируя результаты исследований [9], следует отметить, что интенсивность теплоотдачи мало зависит от теплового потока. Это можно объяснить незначительным влиянием свободной конвекции.