农村生态校园沼气系统太阳能增温技术研究

发布时间：2020-06-02 12:31

【摘要】： 沼气增温技术是沼气科学领域的一个研究热点,也是一个难点。沼气科技工作者在利用生物质、煤炭等热源为沼气池加热增温方面做了大量的工作,取得了明显的增温效果,但因这些方法都需使用不可再生能源,而且容易产生污染,将被逐渐淘汰。因此,研究者都把目光投向取之不尽、用之不竭的清洁能源—太阳能作为沼气增温热源,太阳能增温技术必将成为沼气工程领域的一个研究重点。农村生态校园沼气系统是沼气技术应用的新模式,由于起步晚,在实践中有一些工程技术还存在缺陷,相关理论还不成熟。其中,工艺方案的设计和冬季增温问题是该系统的两大难点。针对这些问题,本文以农村生态校园为研究对象,在优化传统沼气系统的基础上,重点设计了太阳能双效增温装置的设施和结构参数,并采用先进的温度测量仪在范家寨中学进行为期3个月的太阳能增温试验,然后对试验结果进行热力学分析,最后从经济学角度对太阳能增温技术进行评价,为农村生态校园的示范和推广提供科学的理论和实践依据。本文主要研究工作和结论如下: (1)针对农村中小学粪污特点和传统沼气系统存在的问题,设计出适合北方农村中小学校的太阳能沼气系统的工艺方案。其中,着重设计了太阳能双效增温装置的增温工艺、前处理工艺、沼液冲厕工艺,并从减少热量损失的角度对沼气池的主要尺寸进行了设计。 (2)选择范家寨中学生态校园示范点作为研究对象,对沼气系统太阳能增温装置的增温效果进行了试验。在试验过程中,采用温度自动记录仪,测试了沼气系统内外10个点的温度数据,绘制了相关温度变化曲线,该曲线表明太阳能双效增温装置能提高沼气池的发酵温度。 (3)利用传热学的基本理论,建立了沼气系统的热平衡方程,并通过理论计算,分析了沼气系统太阳能增温装置的热利用效率,结果表明该装置的热利用率为16.57%。 (4)利用经济学方法对太阳能双效增温系统评价分析,并与热水锅炉增温系统比较,结果表明太阳能增温系统具有良好的经济效益和环境效益。
【图文】：

生态校园,实验装备,沼气,太阳能

能双效增温装置对沼气池加热实验，探索该装置和沼气池内料液温度变能有效利用提供技术支撑。阳能双效增温原理阳能双效增温系统是一种利用太阳能的温室加温系统，该系统包括沼气光温室集热系统和酸化间集热系统（由集热室和酸化池组成）两部分，构、采用新型材料阳光板、增强蓄热能力以提高沼气发酵料液温度。如昼，太阳辐射通过阳光板进入日光温室内，经地面辐射变为长波被中空棚内，温室内的热量不断聚集。首先，温室内土壤的热容量大、传热系定持久，，吸收的热量通过传导源源不断地给罐壁加温；另一方面，酸化经太阳辐射吸收的太阳能通过对流传导方式直接给酸化间内的料液加温系统后进入发酵池内，沼气系统发酵液温度得到提高。料与方法实验装备

护罩,温度传感器

第三章沼气系统太阳能增温试验如图 3-1 所示，本文的实验研究是在凤翔县范家寨中学进行，该校沼气系统消1003m ，为三级组合发酵工艺；温室长 20 m ，宽 7 m ，高 3 m ，集热室 53m ；3.2.2 测试时间及测试参数2006年11月～2007年1月。测定太阳能温室及发酵池内外不同位置的温度场，对观测日的天气状况、云量状况进行观测。3.2.3 测试仪器测试仪器采用北京奥托精仪科技发展有限公司生产的 Auto-32 型温度自动自探头采用日本生产的 Toky-100 温度传感器，测量精度在±0.5℃，测量范围在-40100℃之间。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：S216.4

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