太阳能联合沼气锅炉加热沼气池模拟研究

在严寒地区,由于冬季气温,沼气的生产存在产气率低、使用率低等问题,甚至会出现冻裂沼气池的现象。本文针对这一问题,提出利用太阳能联合沼气锅炉加热系统,加热沼气池以提高池温。太阳能联合沼气锅炉加热系统制取的热水通过沼气池底部及周边的地热管来加热料液,结合温控系统,保持池体内部温度在最佳发酵温度:冬季保持在35℃,夏季保持在55℃。论文以模拟分析计算为主,对联合加热系统在全年不同气象条件下进行计算模拟,验证系统在严寒地区是可行的。 在理论方面,详细介绍了太阳辐射、土壤温度场、温度对沼气产气率的影响、太阳能集热器等基本理论知识,同时建立了沼气池周围土壤传热数学模型,确定模型边界条件。 在分析计算方面,对系统进行设计分析,优化计算池体容积、太阳能集热器面积;在全年不同的气象条件下,确定系统运行工况。 在模拟方面,利用FLUENT软件对沼气及周边土壤温度场进行模拟,根据模拟结果确定池体散热量;并对池体内部、保温层及周边土壤的温度场进行分析,据此对系统进行优化分析设计。 最后选取最冷月做为计算月,详细计算太阳能辐射量、集热器集热量、池体散热负荷,确定系统在全年不同月份的太阳能保证率,并对系统的可靠性进行分析,进一步验证了联合加热系统在严寒地区是可行的。 本文提出的系统对北方严寒地区设计修建大中型沼气池有一定的参考价值。