嚴寒地區(qū)太陽能—土壤源熱泵聯合加熱沼氣池的模擬研究.pdf

1、在嚴寒地區(qū)，由于冬季氣溫低、地溫也低，沼氣的生產存在產氣率低，使用率低，甚至出現凍裂沼氣池的現象。而目前所出現的沼氣池增溫方法多數是針對戶用沼氣池的，針對大中型沼氣池在嚴寒地區(qū)如何很好的加熱保溫以保證沼氣池的冬季使用率，目前尚且沒有很好的方法。由此可見急需尋找一種切實可行的大中型沼氣池的增溫方法，來滿足沼氣工程的發(fā)展要求。本文針對這一問題，提出了太陽能--土壤源熱泵聯合加熱沼氣池的新思路，即利用太陽能—土壤源熱泵加熱系統(tǒng)制取的熱水通過沼

2、氣池周邊的換熱管加熱料液，同時結合溫控系統(tǒng)，使沼氣池內部溫度保持在沼氣發(fā)酵最佳溫度。論文以模擬分析計算為主，對聯合加熱系統(tǒng)在全年不同氣象條件下進行計算模擬，驗證該系統(tǒng)在嚴寒地區(qū)是可以實現的。
　　首先針對嚴寒地區(qū)的500m3的沼氣池，運用Fluent軟件，對沼氣池內沼液的加熱量、沼氣池及周圍溫度場分別進行模擬，并對沼氣池的尺寸和保溫層進行優(yōu)化。在沼氣池負荷的基礎上對太陽能集熱器面積、地下U型換熱器面積、熱泵機組等部件進行初步選擇。

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　　其次用Matlab編寫程序對太陽能集熱器的面積以及地下土壤U型換熱器的換熱面積進行優(yōu)化選擇，同時制定了系統(tǒng)各模式的啟停條件，對系統(tǒng)全年運行情況進行了模擬。
　　最后，通過對大中型沼氣池加熱的三個方案進行經濟性分析和比較得出本系統(tǒng)的相對優(yōu)越性和經濟性，從而進一步驗證該系統(tǒng)在嚴寒地區(qū)的可行性。
　　本文的研究成果將對該系統(tǒng)在北方嚴寒地區(qū)設計修建大中型沼氣池有一定的參考價值，同時為繼續(xù)進行該系統(tǒng)的應用研究奠定了初步基礎