寒區(qū)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器動(dòng)態(tài)傳熱特性與能耗預(yù)測(cè)研究.pdf

1、由于北方高寒地區(qū)相對(duì)較低的氣溫和地溫嚴(yán)重影響了沼氣的發(fā)酵，工程中常常需要通過加熱料液、提高池溫（并給沼氣池保溫）來確保冬季沼氣工程能夠正常運(yùn)行。這樣沼氣工程能耗的研究成為了重點(diǎn)。而厭氧反應(yīng)器是大中型沼氣工程沼氣發(fā)酵的核心裝置，微生物的繁殖，有機(jī)物的分解轉(zhuǎn)化，沼氣的生成都是在反應(yīng)器里進(jìn)行的。因此，反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行情況是沼氣工程研究的重點(diǎn)。研究其傳熱耗熱量可以預(yù)測(cè)出沼氣工程中最主要的能量消耗，從而可以設(shè)計(jì)和選擇最合理的設(shè)備。而建立合理的反

2、應(yīng)器傳熱模型，是計(jì)算出反應(yīng)器的傳熱耗熱量的前提。
　　 以往的靜態(tài)法由于只考慮最不利工況進(jìn)行設(shè)計(jì)，缺少全年運(yùn)行能耗的分析，往往會(huì)給計(jì)算結(jié)果帶來很大的誤差。而動(dòng)態(tài)模擬法的優(yōu)點(diǎn)就是對(duì)各種影響因素考慮較細(xì)，得出的結(jié)果也比較精確。不過，應(yīng)用動(dòng)態(tài)模擬法進(jìn)行熱耗量計(jì)算時(shí)，復(fù)雜的計(jì)算過程必須借助大型電子計(jì)算機(jī)來完成。
　　 本文在此背景下展開了如下的研究:
　　 第一部分著重介紹了能耗分析的理論研究方法。一類是建立在穩(wěn)定傳熱理

3、論基礎(chǔ)上的靜態(tài)能耗分析法，另一類是建立在不穩(wěn)定傳熱理論基礎(chǔ)上的動(dòng)態(tài)能耗模擬法，重點(diǎn)詳細(xì)說明了動(dòng)態(tài)能耗模擬法的優(yōu)越性以及求解導(dǎo)熱微分方程的有效方法——拉普拉斯變換。通過本章的介紹與分析，為以后的寒區(qū)沼氣工程厭氧反應(yīng)器傳熱分析與實(shí)驗(yàn)研究奠定了理論基礎(chǔ)。
　　 第二部分通過借鑒建筑領(lǐng)域研究墻體的非穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行推廣，從平壁傳熱擴(kuò)展到圓柱體壁面?zhèn)鳠?、圍護(hù)結(jié)構(gòu)和土壤間的傳熱，借此來研究沼氣工程中反應(yīng)器的傳熱能耗情況。利用動(dòng)態(tài)模擬法—反應(yīng)系數(shù)

4、法對(duì)寒區(qū)沼氣工程厭氧反應(yīng)器進(jìn)行能耗分析，分別對(duì)其頂部、壁部和底部建立非穩(wěn)態(tài)傳熱模型，再綜合建立完整的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的散熱模型。
　　 第三部分在模型建立的基礎(chǔ)上，以Microsoft Visual Basic6.0為平臺(tái)致力于寒區(qū)沼氣厭氧反應(yīng)器傳熱分析與耗能預(yù)測(cè)系統(tǒng)的開發(fā)，并利用開發(fā)出的軟件對(duì)厭氧反應(yīng)器系統(tǒng)進(jìn)行全面的動(dòng)態(tài)模擬，用來分析厭氧反應(yīng)器耗熱量，為非穩(wěn)態(tài)傳熱計(jì)算提供了方便的手段。
　　 第四部分通過對(duì)雞西市蘭嶺鄉(xiāng)大型沼