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(hù)用太陽(yáng)能沼氣發(fā)酵系統(tǒng)。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(pán)管的面積。然后利用數(shù)值模擬的方法對(duì)換熱盤(pán)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(pán)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(pán)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)分段相間且底部加密布置盤(pán)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)造成太大影響。因此只要不遇上連續(xù)的陰天天氣或極端惡劣的天氣情況,發(fā)酵池內(nèi)料液溫度不會(huì)波動(dòng)太大,能夠使發(fā)酵溫度穩(wěn)定在一定的范圍。說(shuō)明發(fā)酵系統(tǒng)的加熱效果、保溫效果良好,有較強(qiáng)的抗環(huán)境干擾力。本系統(tǒng)可以保證沼氣發(fā)酵在冬季正常運(yùn)行,如果想要使系統(tǒng)在更加穩(wěn)定的溫度條件下運(yùn)行,需在惡劣環(huán)境情況下增加保溫措施或增加其他的輔助加熱。
【學(xué)位單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：S216.4;TK519
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景
    1.2 沼氣發(fā)酵技術(shù)概況
        1.2.1 發(fā)酵意義
        1.2.2 發(fā)酵現(xiàn)狀
    1.3 太陽(yáng)能沼氣池增溫系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)外現(xiàn)狀
    1.4 本課題的選題意義及主要研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 選題意義
        1.4.2 課題研究的主要內(nèi)容
第二章 太陽(yáng)能沼氣發(fā)酵系統(tǒng)理論設(shè)計(jì)
    2.1 傳統(tǒng)沼氣池介紹
    2.2 沼氣池系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介
    2.3 沼氣池參數(shù)的設(shè)計(jì)
        2.3.1 池體積的設(shè)計(jì)
        2.3.2.沼氣池體的設(shè)計(jì)
    2.4 保溫層設(shè)計(jì)
    2.5.沼氣池的熱負(fù)荷計(jì)算
        2.5.1 發(fā)酵裝置能量平衡分析
        2.5.2 池體熱損失計(jì)算
        2.5.3.進(jìn)出料升溫所需熱量計(jì)算
    2.6 太陽(yáng)能加熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
        2.6.1 與太陽(yáng)輻射有關(guān)的基本概念
        2.6.2 太陽(yáng)能集熱面積計(jì)算
    2.7 儲(chǔ)熱水箱的設(shè)計(jì)
    2.8 換熱器的計(jì)算
        2.8.1 換熱器換熱面積的計(jì)算
        2.8.2 換熱器的長(zhǎng)度計(jì)算
    2.9 本章小結(jié)
第三章 沼氣池加熱系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 Fulent軟件簡(jiǎn)介
    3.2 模型描述
        3.2.1 物理模型
        3.2.2 數(shù)學(xué)模型
    3.3 模型建立
        3.3.1 模型網(wǎng)格的劃分
        3.3.2 湍流模型的選擇
        3.3.3 自然對(duì)流模型
    3.4 邊界條件的設(shè)置
    3.5 仿真結(jié)果分析及處理
        3.5.1.熱量平衡的驗(yàn)證
        3.5.2 盤(pán)管截面溫度分布
        3.5.3 沼氣池截面溫度分布
        3.5.4 沼氣池截面速度分布
    3.6 本章小結(jié)
第四章 沼氣發(fā)酵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)建設(shè)與試驗(yàn)研究
    4.1 總體設(shè)計(jì)
        4.1.1 設(shè)計(jì)原則
        4.1.2 總體方案
    4.2 主要工作部件的設(shè)計(jì)
        4.2.1 沼氣池主體
        4.2.2 換熱系統(tǒng)
        4.2.3 攪拌系統(tǒng)
        4.2.4 太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)及光伏系統(tǒng)
    4.3 發(fā)酵系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試
        4.3.1.實(shí)驗(yàn)儀器
        4.3.2 沼氣池溫度傳感器的布置
    4.4 測(cè)試方案
    4.5 實(shí)驗(yàn)測(cè)試中遇到的問(wèn)題
    4.6 本章小結(jié)
第五章 測(cè)試結(jié)果與分析
    5.1 模擬結(jié)果驗(yàn)證分析
        5.1.1 模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比
        5.1.2 溫度場(chǎng)的分布
    5.2 發(fā)酵系統(tǒng)各部分溫度測(cè)試分析
        5.2.1 環(huán)境溫度分析
        5.2.2 啟動(dòng)階段料液溫度分析
        5.2.3 恒溫階段料液溫度分析
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 林劍鋒;沼氣發(fā)酵產(chǎn)物的利用技術(shù)[J];可再生能源;2003年04期

2 ;沼氣發(fā)酵投料宜在什么時(shí)間進(jìn)行[J];農(nóng)村實(shí)用技術(shù)與信息;2006年11期

3 蘇宜虎;;農(nóng)村沼氣發(fā)酵綜合利用的優(yōu)勢(shì)分析及發(fā)展建議[J];現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技;2007年16期

4 ;世界最新干法沼氣發(fā)酵技術(shù)[J];吉林農(nóng)業(yè);2007年08期

5 彭武厚;陸鑫;;淺談?wù)託獍l(fā)酵[J];太陽(yáng)能;2007年07期

6 欒云松;;沼氣發(fā)酵產(chǎn)物的利用技術(shù)[J];黑龍江科技信息;2008年15期

7 張京景;蘇有勇;黃玉明;孔琳;陳飛;;消毒劑對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)糞污沼氣發(fā)酵的影響[J];農(nóng)業(yè)與技術(shù);2010年04期

8 李興泰;;沼氣發(fā)酵原料精心選[J];湖南農(nóng)業(yè);2011年04期

9 汪耳洲;朱建民;陳雷;;牛場(chǎng)沼氣發(fā)酵技術(shù)與產(chǎn)品利用[J];中國(guó)奶牛;2011年22期

10 崔衛(wèi)芳;張婷婷;席建超;楊改河;馮永忠;;太陽(yáng)能輔助沼氣發(fā)酵裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];資源科學(xué);2012年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 董明華;云南沼氣發(fā)酵生態(tài)系統(tǒng)的原核生物群落時(shí)空動(dòng)態(tài)研究[D];云南大學(xué);2016年

2 楚亞男;肺炎病患下呼吸道及沼氣發(fā)酵體系的宏基因組學(xué)研究[D];中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所;2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王江麗;棉稈沼氣發(fā)酵過(guò)程優(yōu)化及微生物群落分子多樣性研究[D];華中科技大學(xué);2008年

2 熊霞;粉碎預(yù)處理對(duì)秸稈沼氣發(fā)酵浮渣形成的影響研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

3 田野;相變蓄熱式太陽(yáng)能秸稈發(fā)酵系統(tǒng)供熱裝置的熱性能研究[D];東南大學(xué);2015年

4 崔建明;地上式戶(hù)用太陽(yáng)能沼氣發(fā)酵系統(tǒng)熱性能試驗(yàn)研究[D];內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué);2016年

5 楊紅男;豬場(chǎng)糞污沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣動(dòng)力學(xué)研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2016年

6 劉刈;高濃度物料沼氣發(fā)酵過(guò)程混合攪拌及其影響因素的研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2009年

7 王學(xué)濤;新型高效戶(hù)用沼氣發(fā)酵裝置試驗(yàn)研究[D];河南農(nóng)業(yè)大學(xué);2002年

8 王金花;沼氣發(fā)酵生態(tài)系統(tǒng)與殘留物綜合利用技術(shù)研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

9 白云;棉稈預(yù)處理及沼氣發(fā)酵系統(tǒng)微生物群落多樣性研究[D];華中科技大學(xué);2009年

10 張京景;消毒劑對(duì)沼氣發(fā)酵影響的試驗(yàn)研究[D];昆明理工大學(xué);2011年

本文編號(hào)：2883888