多相流沼氣池增溫技術(shù)的研究.pdf

1、溫度是影響沼氣池產(chǎn)氣率的關(guān)鍵因素。為保證沼氣發(fā)酵的正常進(jìn)行，需要對沼氣池采取恰當(dāng)?shù)谋卮胧⑴涮紫鄳?yīng)的增溫系統(tǒng)。然而目前常用的靜態(tài)增溫方式對內(nèi)部增溫不均，熱效率低;動(dòng)態(tài)增溫方式存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，清洗不便的問題。針對現(xiàn)有沼氣池增溫技術(shù)存在的問題，本文利用流態(tài)化技術(shù)，用沼液作流化介質(zhì)，設(shè)計(jì)了一種新型多相流沼氣池增溫系統(tǒng)，并通過數(shù)值模擬對系統(tǒng)進(jìn)行分析。
　　本文以沼氣池保溫層的經(jīng)濟(jì)厚度計(jì)算為基礎(chǔ)，建立了多相流沼氣池增溫系統(tǒng)的傳熱計(jì)算模型，

2、結(jié)合研究地點(diǎn)（四川省甘孜州康定縣）的氣候條件，進(jìn)行了傳熱計(jì)算，并比較了中溫發(fā)酵(35℃)和高溫發(fā)酵(55℃)下的系統(tǒng)效益。計(jì)算發(fā)現(xiàn)該沼氣池系統(tǒng)的熱損失主要來自進(jìn)出料的熱損失。進(jìn)出料液的熱損失與發(fā)酵溫度、環(huán)境溫度和發(fā)酵周期密切相關(guān);沼氣池體散熱量和水箱的散熱量受到環(huán)境溫度和發(fā)酵溫度的影響，與發(fā)酵周期無關(guān);中溫發(fā)酵比高溫發(fā)酵的系統(tǒng)效益更好。
　　由于多相流沼氣池的復(fù)雜性，本文通過文獻(xiàn)分析并結(jié)合多相流沼氣池的特點(diǎn)，在建模和求解設(shè)置時(shí)，對

3、模擬對象做了大量簡化，建立了CFD計(jì)算模型并劃分網(wǎng)格。在FLUENT中驗(yàn)證了模型網(wǎng)格無關(guān)性，對比了帶保溫層的散熱邊界與絕熱邊界下溫度場的特征，設(shè)定了五種進(jìn)水流速（0.0010m/s、0.0015m/s、0.0020m/s、0.0025m/s、0.0030m/s），進(jìn)行了流場和溫度場的模擬計(jì)算，分析了同一進(jìn)水流速和不同進(jìn)水流速下的流場、固相分布和溫度場特點(diǎn)。在對模擬結(jié)果分析時(shí)，提出利用基尼系數(shù)實(shí)現(xiàn)對固相分布均勻度的量化評(píng)價(jià)。
　　模

4、擬結(jié)果顯示，帶保溫層的散熱邊界條件下，溫度分布及變化趨勢與絕熱條件下的模擬結(jié)果相似，但出水管處水溫降了約1K，實(shí)際運(yùn)行中，進(jìn)水溫度可調(diào)高約1K，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)部增溫達(dá)到35℃;固相體積分率增加，增強(qiáng)了流場的擾動(dòng)，有利于固相的均勻分布，但固相體積分率高低和均勻度高低并不是單向的正相關(guān)，由于內(nèi)部流場的存在著漩渦和返混，固相分布時(shí)刻都在發(fā)生變化;沼氣池內(nèi)部的溫升比固相膨脹速率快，固態(tài)物料主要集中區(qū)域的溫度幾乎趨于一致，達(dá)到了均勻增溫的效果;隨著進(jìn)水