農村生態(tài)校園沼氣系統(tǒng)太陽能增溫技術研究

【摘要】： 沼氣增溫技術是沼氣科學領域的一個研究熱點,也是一個難點。沼氣科技工作者在利用生物質、煤炭等熱源為沼氣池加熱增溫方面做了大量的工作,取得了明顯的增溫效果,但因這些方法都需使用不可再生能源,而且容易產生污染,將被逐漸淘汰。因此,研究者都把目光投向取之不盡、用之不竭的清潔能源—太陽能作為沼氣增溫熱源,太陽能增溫技術必將成為沼氣工程領域的一個研究重點。 農村生態(tài)校園沼氣系統(tǒng)是沼氣技術應用的新模式,由于起步晚,在實踐中有一些工程技術還存在缺陷,相關理論還不成熟。其中,工藝方案的設計和冬季增溫問題是該系統(tǒng)的兩大難點。針對這些問題,本文以農村生態(tài)校園為研究對象,在優(yōu)化傳統(tǒng)沼氣系統(tǒng)的基礎上,重點設計了太陽能雙效增溫裝置的設施和結構參數(shù),并采用先進的溫度測量儀在范家寨中學進行為期3個月的太陽能增溫試驗,然后對試驗結果進行熱力學分析,最后從經濟學角度對太陽能增溫技術進行評價,為農村生態(tài)校園的示范和推廣提供科學的理論和實踐依據(jù)。 本文主要研究工作和結論如下: (1)針對農村中小學糞污特點和傳統(tǒng)沼氣系統(tǒng)存在的問題,設計出適合北方農村中小學校的太陽能沼氣系統(tǒng)的工藝方案。其中,著重設計了太陽能雙效增溫裝置的增溫工藝、前處理工藝、沼液沖廁工藝,并從減少熱量損失的角度對沼氣池的主要尺寸進行了設計。 (2)選擇范家寨中學生態(tài)校園示范點作為研究對象,對沼氣系統(tǒng)太陽能增溫裝置的增溫效果進行了試驗。在試驗過程中,采用溫度自動記錄儀,測試了沼氣系統(tǒng)內外10個點的溫度數(shù)據(jù),繪制了相關溫度變化曲線,該曲線表明太陽能雙效增溫裝置能提高沼氣池的發(fā)酵溫度。 (3)利用傳熱學的基本理論,建立了沼氣系統(tǒng)的熱平衡方程,并通過理論計算,分析了沼氣系統(tǒng)太陽能增溫裝置的熱利用效率,結果表明該裝置的熱利用率為16.57%。 (4)利用經濟學方法對太陽能雙效增溫系統(tǒng)評價分析,并與熱水鍋爐增溫系統(tǒng)比較,結果表明太陽能增溫系統(tǒng)具有良好的經濟效益和環(huán)境效益。 【關鍵詞】：農村學校 沼氣系統(tǒng) 雙效太陽能 增溫技術
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：S216.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 導論10-17
• 1.1 農村生態(tài)校園建設的背景10-11
• 1.2 農村生態(tài)校園建設的意義11-12
• 1.3 農村生態(tài)校園建設內容12-13
• 1.4 課題的提出13-17
• 1.4.1 農村生態(tài)校園沼氣系統(tǒng)亟待解決的問題13-14
• 1.4.2 現(xiàn)有增溫技術分析14-15
• 1.4.3 研究思路與內容15-17
• 第二章 沼氣系統(tǒng)太陽能增溫工藝設計17-27
• 2.1 沼氣系統(tǒng)組成17
• 2.2 沼氣系統(tǒng)的設計17-24
• 2.2.1 發(fā)酵料液前處理子系統(tǒng)設計17-19
• 2.2.2 沼液沖廁子系統(tǒng)設計19-20
• 2.2.3 沼氣池容積設計20-21
• 2.2.4 厭氧消化器設計21-24
• 2.3 太陽能雙效增溫裝置的優(yōu)化設計24-26
• 2.3.1 太陽能雙效增溫裝置設計思想與構成24
• 2.3.2 太陽能雙效增溫裝置主要設施及結構參數(shù)設計24-26
• 2.4 小結26-27
• 第三章 沼氣系統(tǒng)太陽能增溫試驗27-37
• 3.1 太陽能雙效增溫原理27
• 3.2 材料與方法27-29
• 3.2.1 實驗裝備27-28
• 3.2.2 測試時間及測試參數(shù)28
• 3.2.3 測試儀器28
• 3.2.4 測試方法28-29
• 3.3 結果與分析29-36
• 3.3.1 日光溫室內外氣溫日變化規(guī)律29-30
• 3.3.2 集熱室內的氣溫變化規(guī)律30-32
• 3.3.3 發(fā)酵池內的料液溫度變化規(guī)律32-36
• 3.4 小結36-37
• 第四章 沼氣系統(tǒng)太陽能增溫熱平衡分析計算37-50
• 4.1 日光溫室熱平衡方程38-43
• 4.1.1 溫室散熱量的分析39-41
• 4.1.2 溫室吸收太陽輻射能Q_s 的分析41-42
• 4.1.3 溫室散熱量的計算42
• 4.1.4 溫室吸收太陽輻射能Q_s 的分析計算42-43
• 4.1.5 日光溫室和集熱室吸熱增溫分析43
• 4.2 集熱室熱平衡方程43-44
• 4.2.1 熱量平衡方程的建立43-44
• 4.2.2 集熱室熱平衡分析計算44
• 4.3 厭氧發(fā)酵器熱平衡方程44-48
• 4.3.1 厭氧發(fā)酵器散熱分析與計算45-47
• 4.3.2 厭氧發(fā)酵器吸熱分析47-48
• 4.3.3 厭氧發(fā)酵器熱量平衡分析計算48
• 4.4 沼氣系統(tǒng)太陽能熱利用分析與計算48
• 4.5 小結48-50
• 第五章 沼氣系統(tǒng)太陽能增溫技術經濟分析50-54
• 5.1 增溫系統(tǒng)的經濟分析50-53
• 5.1.1 評價方法50-51
• 5.1.2 系統(tǒng)經濟性計算51-53
• 5.2 太陽能加熱系統(tǒng)的環(huán)境效益53
• 5.3 小結53-54
• 第六章 結論與討論54-56
• 6.1 結論54
• 6.2 討論54-56
• 參考文獻56-60
• 致謝60-61
• 作者簡介61

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