【摘要】：厭氧發(fā)酵制沼氣是生物質(zhì)能的有效利用途徑。在影響沼氣發(fā)酵的各種因素中，溫度對厭氧發(fā)酵影響尤為明顯，溫度成為沼氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。為了實現(xiàn)沼氣池增溫，許多研究者開展了這方面的研究工作,但尚沒有一種高效直接沼氣池循環(huán)增溫方式。本文以熱管作為傳熱元件設(shè)計太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)，研究沼氣池增溫效果。 研究內(nèi)容及成果主要包括以下幾個方面： 1．太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)的設(shè)計制作，，對發(fā)酵系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)進(jìn)行能量分析計算，推導(dǎo)太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)的設(shè)計參數(shù)。 2．模擬實驗。a.在冬季，晴天在換熱系統(tǒng)關(guān)閉的情況下，集熱裝置終端（熱管冷凝端）能夠?qū)崿F(xiàn)36℃；對太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)進(jìn)行增溫效果分析，沼氣池平均每天升溫3℃。夜里降溫1.2℃；陰天用燈光模擬實驗，在換熱系統(tǒng)關(guān)閉的情況下，集熱裝置終端能夠?qū)崿F(xiàn)42℃；對太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)進(jìn)行增溫效果分析，沼氣池平均每天升高4℃，夜里降溫0.8℃。b．在春季，晴天在換熱系統(tǒng)關(guān)閉的情況下，集熱裝置終端能夠?qū)崿F(xiàn)43℃；對太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)進(jìn)行增溫效果分析，沼氣池平均每天升溫6℃，夜里降溫1.2℃。 3．牛糞作為原料進(jìn)行厭氧發(fā)酵實驗。配置175L濃度為6%的沼氣發(fā)酵料液。a．沼氣發(fā)酵系統(tǒng)的初始溫度21.7℃，系統(tǒng)正常運行下系統(tǒng)發(fā)酵溫度每天上升一個梯度，隨著料液溫度的升高梯度會逐漸變小，穩(wěn)定后能夠?qū)崿F(xiàn)38℃左右。由于持續(xù)陰天平均發(fā)酵溫度降低到33.5℃左右，晴天后再次集熱兩天實現(xiàn)38℃左右，整個發(fā)酵過程溫度能夠維持在38℃。b．在一定范圍內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)氣量隨著溫度升高不斷增加，穩(wěn)定后平均每天能產(chǎn)生氣體70L左右。c．氣體成分中甲烷含量隨著發(fā)酵進(jìn)行不斷升高，甲烷含量穩(wěn)定后維持在70%左右，二氧化碳含量隨著發(fā)酵進(jìn)行開始逐漸增加后開始降低最后處于穩(wěn)定，二氧化碳含量穩(wěn)定后維持在17%右。d.發(fā)酵系統(tǒng)裝置能夠正常運行，晴天平均每天集熱5℃，夜里降溫0.6℃，陰天系統(tǒng)不能集熱，平均每天降溫1.2℃，系統(tǒng)每天增溫保溫效果良好，發(fā)酵試驗?zāi)軌蛘＿M(jìn)行，系統(tǒng)發(fā)酵運行效果顯著。 4．對太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)進(jìn)行能量和經(jīng)濟(jì)分析，太陽能熱管沼氣發(fā)酵加熱系統(tǒng)具有市場推廣前景。
【學(xué)位授予單位】：河南農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：S216.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2663961