在嚴寒地區(qū),由于冬季氣溫、地溫低,沼氣的生產(chǎn)存在產(chǎn)氣率低、使用率低等問題,甚至?xí)霈F(xiàn)凍裂沼氣池的現(xiàn)象,本文針對這一現(xiàn)象,提出了利用太陽能加熱制取沼氣的思路,即利用太陽能集熱系統(tǒng)生產(chǎn)的熱水通過沼氣池底部的換熱器來加熱料液,使料液升溫進行發(fā)酵,產(chǎn)生沼氣,同時對沼氣池保溫,減少能耗,提高池溫。論文以模擬研究為主,通過一些數(shù)據(jù)的計算確定,驗證了在嚴寒地區(qū)利用太陽能加熱制取沼氣是可以實現(xiàn)的。在理論方面,詳細介紹了太陽輻射、土壤溫度場、溫室大棚、沼氣產(chǎn)生的基本理論知識,同時建立了沼氣池周圍土壤不穩(wěn)定傳熱數(shù)學(xué)模型,并用FLUENT進行模擬計算,與一維傳熱影響下的情況作出比較,最后得出沼氣池側(cè)壁及底面土壤溫度的變化規(guī)律。在模擬準備方面,通過前期的調(diào)研工作,了解沼氣池設(shè)計與施工的一些相關(guān)知識。經(jīng)過對比分析建立了與溫室大棚相結(jié)合實驗系統(tǒng)模型。根據(jù)理論知識計算得出沼氣池壁面保溫層厚度、哈爾濱地區(qū)太陽能輻射強度和逐時室外溫度。建立模擬分析方法,利用換熱器加熱量的變化來驗證系統(tǒng)模擬的正確性。最后,運用MATLAB編制程序,對沼氣池內(nèi)換熱器的加熱量、沼氣池周圍土壤的溫度場冬季和夏季的典型日進行相關(guān)模擬,驗證了模型... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景
        1.1.1 世界能源狀況
        1.1.2 太陽能概況
        1.1.3 沼氣概況
    1.2 課題的意義
    1.3 國內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析
        1.3.1 國外的研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)的研究現(xiàn)狀
    1.4 本論文的主要研究內(nèi)容
        1.4.1 課題前期準備工作
        1.4.2 本課題的主要研究內(nèi)容
第2章 太陽輻射、土壤、溫室大棚及沼氣產(chǎn)生的基本理論
    2.1 太陽輻射
        2.1.1 太陽輻射基本概念
        2.1.2 太陽輻射強度計算
    2.2 土壤熱物性及溫度變化規(guī)律
        2.2.1 土壤熱物性
        2.2.2 土壤溫度的變化規(guī)律
    2.3 溫室大棚基本知識
        2.3.1 溫室大棚基本概念
        2.3.2 溫室大棚的保溫
    2.4 沼氣產(chǎn)生及成分測定
        2.4.1 沼氣的產(chǎn)生
        2.4.2 沼氣成分的測定
    2.5 沼氣產(chǎn)生所需的條件
        2.5.1 沼氣發(fā)酵原料
        2.5.2 接種物
        2.5.3 嚴格的厭氧環(huán)境
        2.5.4 適宜的溫度
        2.5.5 適宜的PH值
        2.5.6 適當(dāng)攪拌
    2.6 本課題沼氣池發(fā)酵情況
    2.7 本章小結(jié)
第3章 太陽能加熱制沼氣系統(tǒng)建立
    3.1 沼氣池的結(jié)構(gòu)
    3.2 系統(tǒng)的組成
        3.2.1 太陽能集熱器系統(tǒng)
        3.2.2 沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)
        3.2.3 沼氣池與溫室大棚的結(jié)合
    3.3 模擬前的準備計算
        3.3.1 模擬分析方法
        3.3.2 沼氣池保溫層的計算
        3.3.3 太陽能輻射強度計算
        3.3.4 室外溫度選擇
    3.4 本章小結(jié)
第4章 太陽能加熱生產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的數(shù)理模型
    4.1 系統(tǒng)物理模型
    4.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
        4.2.1 集熱器模型
        4.2.2 沼氣池周圍土壤溫度場模型
    4.3 初始條件
        4.3.1 大氣初始溫度場分布
        4.3.2 土壤初始溫度場分布
        4.3.3 溫室大棚內(nèi)大氣溫度場分布
        4.3.4 受溫室大棚影響的土壤溫度場分布
    4.4 FLUENT建模求解理論
        4.4.1 FLUENT簡介
        4.4.2 計算流體力學(xué)的控制方程和求解過程
    4.5 模型求解
        4.5.1 集熱器開關(guān)控制
        4.5.2 沼氣池周圍溫度場求解
    4.6 本章小結(jié)
第5章 太陽能加熱生產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的數(shù)值模擬
    5.1 系統(tǒng)模擬框圖
    5.2 系統(tǒng)模擬的初始條件
    5.3 系統(tǒng)模擬結(jié)果
        5.3.1 換熱器加熱量比較
        5.3.2 沼氣池周圍土壤溫度比較
    5.4 系統(tǒng)的全年模擬運行
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]溫室大棚內(nèi)小氣候調(diào)控技術(shù)[J]. 趙輝,馬振升,黃克磊.  河南氣象. 2005(03)
[3]德國農(nóng)村沼氣利用概況[J]. 劉繼芬.  世界農(nóng)業(yè). 2005(01)
[4]可再生能源利用現(xiàn)狀與未來展望[J]. 常振明,韓平,曲春洪.  當(dāng)代石油石化. 2004(12)
[5]沼氣池發(fā)酵原料配比及快速啟動技術(shù)探討[J]. 尚溫久,焦錦平,侯紅霞,楊帆,石振娥,馬芳東.  中國沼氣. 2004(03)
[6]新型高效節(jié)能日光溫室的設(shè)計研究[J]. 宋躍偉,翟克軍,鄧書輝.  低溫建筑技術(shù). 2004(01)
[7]圍護結(jié)構(gòu)保溫層經(jīng)濟厚度的確定[J]. 程選生.  工程建設(shè)與設(shè)計. 2003(05)
[8]論可再生能源的開發(fā)與利用[J]. 李長江.  生態(tài)經(jīng)濟. 2002(12)
[9]沼氣正常發(fā)酵的工藝條件[J]. 孫進杰,趙麗蘭.  農(nóng)村能源. 2000(04)
[10]2020年世界能源前景[J]. 孫孝仁,孫怡玲.  科技情報開發(fā)與經(jīng)濟. 2000(02)

碩士論文
[1]傾斜式日光溫室冬季熱環(huán)境的模擬研究[D]. 邢蘭.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006
[2]嚴寒地區(qū)利用太陽能加熱制沼氣的實驗研究[D]. 孫靜.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號：3151661