寒区户用沼气池联合太阳能增温系统研究

在高寒地区受气候条件的限制,农村靠自然温度发酵的沼气池在冬季不仅产气率低,甚至会冻裂沼气池,无法保证沼气池常年连续运行。本文研究利用太阳能给沼气池加热,提高沼气池发酵温度,在连续阴雪天气,利用沼气炉维持沼气池在10℃以上正常发酵温度,保证沼气池全年连续高效产气 本文对户用沼气池联合太阳能增温系统进行了设计计算:计算了8m3沼气池在不同设计温度时的各种热负荷、设计沼气池保温方式、计算所需保温层厚度;计算太阳能集热器上的太阳辐照度及所需集热器面积以及沼气锅炉的加热量等。 在哈尔滨呼兰县对青镇曲家屯搭建实验系统:建造混凝土沼气池和玻璃钢沼气池,并给沼气池配套了太阳能加热系统,使用了平板集热器和真空管集热器。在哈尔滨地区最冷的12月和1月,进行了跟踪实验。根据实验结果,验证系统设计的正确性。 最后,用MATLAB和FLUENT对沼气池联合太阳能系统进行模拟研究,分析集热器在一天中的有效集热量、加热器的加热量、沼气池对周围土壤温度场的影响以及加热方式对产气率和系统能耗的影响。 给户用沼气池配套一个太阳能加热系统,系统简单灵活易于实现。本文对我国高寒地区推广户用沼气池具有一定的参考价值,而且对提高南方自然温度发酵的沼气池产气率也具有一定的指导意义。