嚴(yán)寒地區(qū)太陽(yáng)能—土壤源熱泵聯(lián)合加熱沼氣池的模擬研究.pdf

1、在嚴(yán)寒地區(qū)，由于冬季氣溫低、地溫也低，沼氣的生產(chǎn)存在產(chǎn)氣率低，使用率低，甚至出現(xiàn)凍裂沼氣池的現(xiàn)象。而目前所出現(xiàn)的沼氣池增溫方法多數(shù)是針對(duì)戶用沼氣池的，針對(duì)大中型沼氣池在嚴(yán)寒地區(qū)如何很好的加熱保溫以保證沼氣池的冬季使用率，目前尚且沒(méi)有很好的方法。由此可見(jiàn)急需尋找一種切實(shí)可行的大中型沼氣池的增溫方法，來(lái)滿足沼氣工程的發(fā)展要求。本文針對(duì)這一問(wèn)題，提出了太陽(yáng)能--土壤源熱泵聯(lián)合加熱沼氣池的新思路，即利用太陽(yáng)能—土壤源熱泵加熱系統(tǒng)制取的熱水通過(guò)沼

2、氣池周邊的換熱管加熱料液，同時(shí)結(jié)合溫控系統(tǒng)，使沼氣池內(nèi)部溫度保持在沼氣發(fā)酵最佳溫度。論文以模擬分析計(jì)算為主，對(duì)聯(lián)合加熱系統(tǒng)在全年不同氣象條件下進(jìn)行計(jì)算模擬，驗(yàn)證該系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)是可以實(shí)現(xiàn)的。
　　首先針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)的500m3的沼氣池，運(yùn)用Fluent軟件，對(duì)沼氣池內(nèi)沼液的加熱量、沼氣池及周圍溫度場(chǎng)分別進(jìn)行模擬，并對(duì)沼氣池的尺寸和保溫層進(jìn)行優(yōu)化。在沼氣池負(fù)荷的基礎(chǔ)上對(duì)太陽(yáng)能集熱器面積、地下U型換熱器面積、熱泵機(jī)組等部件進(jìn)行初步選擇。

3、
　　其次用Matlab編寫程序?qū)μ?yáng)能集熱器的面積以及地下土壤U型換熱器的換熱面積進(jìn)行優(yōu)化選擇，同時(shí)制定了系統(tǒng)各模式的啟停條件，對(duì)系統(tǒng)全年運(yùn)行情況進(jìn)行了模擬。
　　最后，通過(guò)對(duì)大中型沼氣池加熱的三個(gè)方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析和比較得出本系統(tǒng)的相對(duì)優(yōu)越性和經(jīng)濟(jì)性，從而進(jìn)一步驗(yàn)證該系統(tǒng)在嚴(yán)寒地區(qū)的可行性。
　　本文的研究成果將對(duì)該系統(tǒng)在北方嚴(yán)寒地區(qū)設(shè)計(jì)修建大中型沼氣池有一定的參考價(jià)值，同時(shí)為繼續(xù)進(jìn)行該系統(tǒng)的應(yīng)用研究奠定了初步基礎(chǔ)