地上式戶用太陽能沼氣發(fā)酵系統(tǒng)熱性能試驗研究.pdf

1、在我國寒冷的北方地區(qū)，冬季環(huán)境溫度較低，產氣量受溫度的影響較大，產率較低，有時會出現不產氣的情況甚至發(fā)酵罐凍裂。傳統(tǒng)的沼氣池埋在地下，建造麻煩、出料困難、攪拌困難且產氣率也不高，這樣制約了沼氣發(fā)酵的推廣。針對以上問題，本課題主要是從簡單、便利、保溫性能良好的角度結合利用太陽能增溫保溫措施設計了一套地上式戶用太陽能沼氣發(fā)酵系統(tǒng)。
　　本研究首先基于呼浩特氣象條件下，對沼氣發(fā)酵系統(tǒng)進行了理論設計。依據農村一家五口人用氣量需求設計了容積

2、為31.5m的沼氣池，計算了系統(tǒng)在冬季運行且發(fā)酵溫度達30℃時，池體總的熱負荷及匹配的太陽能集熱器面積、換熱盤管的面積。然后利用數值模擬的方法對換熱盤管在沼氣池內的布置方式進行了優(yōu)化設計，應用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溫度場的影響，結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溫度分布更均勻?；诶碚撛O計和優(yōu)化的基礎上，建設了沼氣發(fā)酵系統(tǒng)實驗臺，對分段相

3、間且底部加密布置盤管加熱沼氣池的模擬進行了實驗驗證。結果顯示，二者結果基本吻合，變化趨勢相仿。固模擬計算值可信。為今后換熱器優(yōu)化提供了一種可靠的數值模擬方法。最后將發(fā)酵系統(tǒng)裝置置于冬季環(huán)境進行試驗研究，通過測試分析實際運行過程中系統(tǒng)各部分溫度的變化規(guī)律，得出：恒溫階段，在晴天池內溫度基本在2℃范圍內波動。符合沼氣發(fā)酵溫度不可波動太大的要求。在連續(xù)兩天的陰天情況下，池內溫度雖在不斷下降，但在一天內溫度下降也在2℃范圍，對產氣效果不會造成太