地上式戶用太陽(yáng)能沼氣發(fā)酵系統(tǒng)熱性能試驗(yàn)研究.pdf

1、在我國(guó)寒冷的北方地區(qū)，冬季環(huán)境溫度較低，產(chǎn)氣量受溫度的影響較大，產(chǎn)率較低，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不產(chǎn)氣的情況甚至發(fā)酵罐凍裂。傳統(tǒng)的沼氣池埋在地下，建造麻煩、出料困難、攪拌困難且產(chǎn)氣率也不高，這樣制約了沼氣發(fā)酵的推廣。針對(duì)以上問(wèn)題，本課題主要是從簡(jiǎn)單、便利、保溫性能良好的角度結(jié)合利用太陽(yáng)能增溫保溫措施設(shè)計(jì)了一套地上式戶用太陽(yáng)能沼氣發(fā)酵系統(tǒng)。
　　本研究首先基于呼浩特氣象條件下，對(duì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)進(jìn)行了理論設(shè)計(jì)。依據(jù)農(nóng)村一家五口人用氣量需求設(shè)計(jì)了容積

2、為31.5m的沼氣池，計(jì)算了系統(tǒng)在冬季運(yùn)行且發(fā)酵溫度達(dá)30℃時(shí)，池體總的熱負(fù)荷及匹配的太陽(yáng)能集熱器面積、換熱盤管的面積。然后利用數(shù)值模擬的方法對(duì)換熱盤管在沼氣池內(nèi)的布置方式進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，應(yīng)用Fulent軟件模擬了在重力影響下?lián)Q熱器加熱沼氣池的溫度分布特性，研究了三種布置方式的盤管對(duì)溫度場(chǎng)的影響，結(jié)果表明分段相間布置且底部加密的盤管要比其他方式加熱速度快且池內(nèi)溫度分布更均勻?；诶碚撛O(shè)計(jì)和優(yōu)化的基礎(chǔ)上，建設(shè)了沼氣發(fā)酵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，對(duì)分段相

3、間且底部加密布置盤管加熱沼氣池的模擬進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果顯示，二者結(jié)果基本吻合，變化趨勢(shì)相仿。固模擬計(jì)算值可信。為今后換熱器優(yōu)化提供了一種可靠的數(shù)值模擬方法。最后將發(fā)酵系統(tǒng)裝置置于冬季環(huán)境進(jìn)行試驗(yàn)研究，通過(guò)測(cè)試分析實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)各部分溫度的變化規(guī)律，得出：恒溫階段，在晴天池內(nèi)溫度基本在2℃范圍內(nèi)波動(dòng)。符合沼氣發(fā)酵溫度不可波動(dòng)太大的要求。在連續(xù)兩天的陰天情況下，池內(nèi)溫度雖在不斷下降，但在一天內(nèi)溫度下降也在2℃范圍，對(duì)產(chǎn)氣效果不會(huì)造成太