嚴(yán)寒地區(qū)利用太陽(yáng)能加熱制沼氣的模擬研究

【摘要】： 在嚴(yán)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(wèn)題,甚至?xí)霈F(xiàn)凍裂沼氣池的現(xiàn)象,本文針對(duì)這一現(xiàn)象,提出了利用太陽(yáng)能加熱制取沼氣的思路,即利用太陽(yáng)能集熱系統(tǒng)生產(chǎn)的熱水通過(guò)沼氣池底部的換熱器來(lái)加熱料液,使料液升溫進(jìn)行發(fā)酵,產(chǎn)生沼氣,同時(shí)對(duì)沼氣池保溫,減少能耗,提高池溫。論文以模擬研究為主,通過(guò)一些數(shù)據(jù)的計(jì)算確定,驗(yàn)證了在嚴(yán)寒地區(qū)利用太陽(yáng)能加熱制取沼氣是可以實(shí)現(xiàn)的。 在理論方面,詳細(xì)介紹了太陽(yáng)輻射、土壤溫度場(chǎng)、溫室大棚、沼氣產(chǎn)生的基本理論知識(shí),同時(shí)建立了沼氣池周?chē)寥啦环€(wěn)定傳熱數(shù)學(xué)模型,并用FLUENT進(jìn)行模擬計(jì)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(zhǔn)備方面,通過(guò)前期的調(diào)研工作,了解沼氣池設(shè)計(jì)與施工的一些相關(guān)知識(shí)。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析建立了與溫室大棚相結(jié)合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)模型。根據(jù)理論知識(shí)計(jì)算得出沼氣池壁面保溫層厚度、哈爾濱地區(qū)太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度和逐時(shí)室外溫度。建立模擬分析方法,利用換熱器加熱量的變化來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)模擬的正確性。 最后,運(yùn)用MATLAB編制程序,對(duì)沼氣池內(nèi)換熱器的加熱量、沼氣池周?chē)寥赖臏囟葓?chǎng)冬季和夏季的典型日進(jìn)行相關(guān)模擬,驗(yàn)證了模型的正確性。最后對(duì)系統(tǒng)全年運(yùn)行情況進(jìn)行了模擬,分析了換熱器的加熱量和沼氣池周?chē)寥罍囟鹊淖兓?guī)律,并通過(guò)對(duì)有無(wú)溫室大棚下沼氣池的對(duì)比,得出結(jié)論。 【關(guān)鍵詞】：沼氣 太陽(yáng)能 溫室大棚 土壤溫度場(chǎng) FLUENT
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：S216.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景9-12
• 1.1.1 世界能源狀況9-10
• 1.1.2 太陽(yáng)能概況10-11
• 1.1.3 沼氣概況11-12
• 1.2 課題的意義12-13
• 1.3 國(guó)內(nèi)外在該方向的研究現(xiàn)狀及分析13-15
• 1.3.1 國(guó)外的研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 本論文的主要研究?jī)?nèi)容15-18
• 1.4.1 課題前期準(zhǔn)備工作15-17
• 1.4.2 本課題的主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 太陽(yáng)輻射、土壤、溫室大棚及沼氣產(chǎn)生的基本理論18-36
• 2.1 太陽(yáng)輻射18-24
• 2.1.1 太陽(yáng)輻射基本概念18-21
• 2.1.2 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度計(jì)算21-24
• 2.2 土壤熱物性及溫度變化規(guī)律24-26
• 2.2.1 土壤熱物性24-26
• 2.2.2 土壤溫度的變化規(guī)律26
• 2.3 溫室大棚基本知識(shí)26-29
• 2.3.1 溫室大棚基本概念26-27
• 2.3.2 溫室大棚的保溫27-29
• 2.4 沼氣產(chǎn)生及成分測(cè)定29-31
• 2.4.1 沼氣的產(chǎn)生29-30
• 2.4.2 沼氣成分的測(cè)定30-31
• 2.5 沼氣產(chǎn)生所需的條件31-34
• 2.5.1 沼氣發(fā)酵原料31-32
• 2.5.2 接種物32
• 2.5.3 嚴(yán)格的厭氧環(huán)境32
• 2.5.4 適宜的溫度32-33
• 2.5.5 適宜的PH值33
• 2.5.6 適當(dāng)攪拌33-34
• 2.6 本課題沼氣池發(fā)酵情況34
• 2.7 本章小結(jié)34-36
• 第3章 太陽(yáng)能加熱制沼氣系統(tǒng)建立36-48
• 3.1 沼氣池的結(jié)構(gòu)36-37
• 3.2 系統(tǒng)的組成37-40
• 3.2.1 太陽(yáng)能集熱器系統(tǒng)37-38
• 3.2.2 沼氣產(chǎn)生系統(tǒng)38-39
• 3.2.3 沼氣池與溫室大棚的結(jié)合39-40
• 3.3 模擬前的準(zhǔn)備計(jì)算40-46
• 3.3.1 模擬分析方法40-41
• 3.3.2 沼氣池保溫層的計(jì)算41-44
• 3.3.3 太陽(yáng)能輻射強(qiáng)度計(jì)算44-46
• 3.3.4 室外溫度選擇46
• 3.4 本章小結(jié)46-48
• 第4章 太陽(yáng)能加熱生產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的數(shù)理模型48-61
• 4.1 系統(tǒng)物理模型48
• 4.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型48-50
• 4.2.1 集熱器模型48-50
• 4.2.2 沼氣池周?chē)寥罍囟葓?chǎng)模型50
• 4.3 初始條件50-54
• 4.3.1 大氣初始溫度場(chǎng)分布52-53
• 4.3.2 土壤初始溫度場(chǎng)分布53
• 4.3.3 溫室大棚內(nèi)大氣溫度場(chǎng)分布53
• 4.3.4 受溫室大棚影響的土壤溫度場(chǎng)分布53-54
• 4.4 FLUENT建模求解理論54-56
• 4.4.1 FLUENT簡(jiǎn)介54
• 4.4.2 計(jì)算流體力學(xué)的控制方程和求解過(guò)程54-56
• 4.5 模型求解56-60
• 4.5.1 集熱器開(kāi)關(guān)控制56-58
• 4.5.2 沼氣池周?chē)鷾囟葓?chǎng)求解58-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第5章 太陽(yáng)能加熱生產(chǎn)沼氣系統(tǒng)的數(shù)值模擬61-73
• 5.1 系統(tǒng)模擬框圖61-62
• 5.2 系統(tǒng)模擬的初始條件62
• 5.3 系統(tǒng)模擬結(jié)果62-67
• 5.3.1 換熱器加熱量比較63-64
• 5.3.2 沼氣池周?chē)寥罍囟缺容^64-67
• 5.4 系統(tǒng)的全年模擬運(yùn)行67-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 致謝79

您可以在本站搜索以下學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)來(lái)了解更多相關(guān)內(nèi)容

盤(pán)江鎮(zhèn)農(nóng)村沼氣池建設(shè)的發(fā)展前景及存在問(wèn)題    封正祿;

菌劑預(yù)處理原料對(duì)沼氣發(fā)酵效果的影響    來(lái)航線;楊興華;焦延雄;薛泉宏;

接種量對(duì)紅薯酒糟沼氣發(fā)酵的影響    李美群;熊興耀;譚興和;鄧潔紅;周紅麗;彭丹;唐艷紅;張艷艷;

北方低溫沼氣發(fā)酵技術(shù)研究及展望    趙光;馬放;魏利;蔡宏;王哲;

預(yù)均化堆放沼氣干法發(fā)酵在大型垃圾堆放場(chǎng)的應(yīng)用簡(jiǎn)介    龐然;龐德茂;李藍(lán);時(shí)軍;

實(shí)用沼氣建設(shè)技術(shù)    劉景濤;熊霞;

沼氣是生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)中的重要紐帶    崔國(guó)興;

預(yù)均化堆放農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物的厭氧發(fā)酵技術(shù)    龐然;龐德茂;李藍(lán);時(shí)軍;

一例豬場(chǎng)沼氣發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益案例分析    王宇;

沼氣伴熱研究進(jìn)展    李磊磊;郭勇;秦娜娜;黃衛(wèi)星;

沼氣發(fā)酵綜合處理養(yǎng)鵝場(chǎng)糞便污水的設(shè)計(jì)    蘇有勇;吳楨芬;孔琳;

沼氣發(fā)酵對(duì)屠宰場(chǎng)混合物的實(shí)驗(yàn)研究    阮越強(qiáng);馬煜;張無(wú)敵;尹芳;徐銳;李建昌;陳玉保;劉士清;

消毒劑對(duì)養(yǎng)殖場(chǎng)糞污產(chǎn)沼氣的影響    張京景;蘇有勇;孔琳;陳飛;李昊;

沼氣發(fā)酵在生態(tài)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用    李順鵬;何健;崔中利;

小桐子種子半連續(xù)沼氣發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)研究    薛文俊;馬煜;張無(wú)敵;尹芳;徐銳;劉士清;李建昌;陳玉保;何福全;

象糞中溫發(fā)酵產(chǎn)沼氣的實(shí)驗(yàn)研究    楊斌;馬煜;張無(wú)敵;徐銳;尹芳;陳玉保;李建昌;劉士清;

黑曲霉處理稻草秸稈提高沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣率的研究    胡曉明;張無(wú)敵;高正卿;何桂源;陳勇;和智明;

香蕉桿厭氧發(fā)酵產(chǎn)沼氣的實(shí)驗(yàn)研究    張嘯;楊斌;馬煜;徐銳;尹芳;李建昌;陳玉保;劉士清;張無(wú)敵;

NaOH預(yù)處理對(duì)水稻秸稈沼氣發(fā)酵的影響    覃國(guó)棟;劉榮厚;孫辰;

“三沼”綜合利用防治農(nóng)業(yè)面源污染    唐微;伍鈞;楊剛;李紅霞;

新型規(guī)?；煞ㄕ託獍l(fā)酵技術(shù)與裝備面世    記者 王海蘊(yùn)

沼氣發(fā)酵需哪些條件    高樹(shù)銘 費(fèi)新東

太陽(yáng)雨引領(lǐng)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)上檔次    朱小青

沼氣發(fā)酵的起動(dòng)    省農(nóng)村能源辦

太陽(yáng)能何時(shí)發(fā)“光”    本報(bào)記者 周勇剛 實(shí)習(xí)生 林妙丹

秸稈沼氣發(fā)酵工藝技術(shù)獲重大突破    記者 鐘燕平

秸稈沼氣發(fā)酵原料的預(yù)處理    雄軍

青海全面推進(jìn)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)化建設(shè)    張利鋒

沼氣生產(chǎn)的基本條件    

天冠工人托起綠色南陽(yáng)    陳鐵　李瑞

農(nóng)村沼氣生態(tài)校園模式及其綜合效益評(píng)價(jià)研究    王蘭英

真空管集熱和卵石層貯熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的研究及其熱性能分析    張文基

分布式電源的概率建模及其對(duì)電力系統(tǒng)的影響    王敏

槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電站微觀選址的方法研究    趙明智

利用兩種大型海藻制備生物能源的探索研究    馮大偉

太陽(yáng)能輔助燃煤發(fā)電系統(tǒng)耦合機(jī)理與熱力特性研究    崔映紅

噴射器與太陽(yáng)能?chē)娚涫街评湎到y(tǒng)研究    張博

沼氣發(fā)酵及分離提純技術(shù)研究    譚風(fēng)光

餐飲廢棄物沼氣發(fā)酵特性研究    常國(guó)璋

消毒劑對(duì)沼氣發(fā)酵影響的試驗(yàn)研究    張京景

高溫菌糠沼氣發(fā)酵的初探及產(chǎn)甲烷菌的分離    路子佳

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    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    白云

預(yù)處理對(duì)小麥秸稈糖化及沼氣發(fā)酵的影響    楊興華

新疆沼氣發(fā)酵及其綜合利用技術(shù)研究    邱桃玉

沼氣發(fā)酵過(guò)程微生物作用研究    楊磊

沼氣發(fā)酵復(fù)合菌系及其在牛糞厭氧發(fā)酵中的應(yīng)用    戚桂娜