基于TRNSYS的太阳能-发电余热加热沼气池系统研究
发布时间：2023-10-11 23:07
我国北方地区冬季寒冷漫长,环境温度低,甚至会出现冻裂沼气池的问题,夏季环境温度升高反而产生热量富余浪费的问题,使得沼气产气率低,工程综合效益差,而且目前大多数沼气池增温方法主要用于户用沼气池,针对寒冷地区大中型沼气工程的沼气池增温保温方法的研究较少且效果不理想。同时考虑到禽畜粪便作为沼气发酵原料,其发酵后产物沼肥可用于农田肥料,种植业以及水产养殖业,使养殖业形成良性循环,实现污染零排放,这将有望解决大量禽畜粪便无效处理带来的环境污染问题。为了解决上述问题,本文建立了太阳能-发电余热加热沼气池系统,并以禽畜粪便沼气工程为背景,以太阳能-发电余热加热沼气池系统作为研究对象,以数值模拟计算分析为主,在对系统理论分析研究的基础上,利用TRNSYS平台建立了系统动态仿真模型,提出了一种新的系统运行方案,然后模拟分析了在北方地区系统的运行情况等,并进一步对系统进行热力学、经济性和环境效益评价,结果表明系统可以实现对热能的高效利用,并且环境效益显著。首先,对太阳能集热器性能及影响因素、沼气产生的基本原理及影响因素和我国生物质禽畜粪尿资源条件等进行分析研究,为系统设计奠定了理论基础;建立系统物理模型和...
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 沼气工程热电联产系统现状
1.2.1 热电联产系统概述
1.2.2 热电联产在沼气工程中的应用
1.2.3 养殖场沼气热电联产系统的前景
1.3 沼气工程增温保温的研究现状
1.4 太阳能-发电余热加热沼气池系统的研究现状
1.5 本课题主要研究内容
第2章 太阳能-发电余热加热沼气池系统的基本理论分析
2.1 太阳能辐射及影响因素
2.1.1 太阳能集热器性能概述
2.1.2 与太阳能集热器集热性能有关的概念
2.1.3 太阳能集热器集热性能的影响因素
2.2 沼气产生的基本原理及影响因素
2.2.1 生物质利用概述
2.2.2 厌氧发酵基本原理
2.2.3 厌氧发酵的影响因素
2.3 我国生物质禽畜粪尿资源条件分析
2.3.1 我国生物质资源量概述
2.3.2 我国禽畜粪尿资源量的分析
2.4 本章小结
第3章 太阳能-发电余热加热沼气池系统的构建及数学模型
3.1 系统描述
3.2 系统设备计算模型
3.2.1 太阳能集热器瞬态计算模型
3.2.2 沼气内燃机瞬态计算模型
3.2.3 集热水箱瞬态计算模型
3.2.4 沼气池瞬态计算模型
3.2.5 烟气热回收装置瞬态计算模型
3.2.6 板换换热器瞬态计算模型
3.2.7 内部盘管换热器瞬态计算模型
3.3 系统构建参数
3.3.1 太阳能集热系统设计
3.3.2 发电余热回收系统设计
3.3.3 沼气池进出料系统设计
3.4 本章小结
第4章 太阳能-发电余热加热沼气池系统仿真平台的建立
4.1 TRNSYS仿真软件简介
4.2 系统TRNSYS模块简介
4.3 系统TRNSYS仿真平台的建立
4.4 本章小结
第5章 太阳能-发电余热加热沼气池系统模拟分析及评价
5.1 系统运行方案设计
5.1.1 运行方案设计思路
5.1.2 参数设置
5.2 单独发电余热加热沼气池系统模拟结果与分析
5.2.1 全年中温发酵(电辅热)
5.2.2 二月份某典型日中温发酵(无辅热源)
5.2.3 二月份某典型日中温发酵(有辅热源)
5.3 太阳能-发电余热加热沼气池系统模拟结果与分析
5.3.1 系统全运行阶段的运行情况
5.3.2 系统各运行阶段的热量情况
5.3.3 系统全运行阶段的热量情况
5.4 沼气池规模和容积产气率对沼气工程供热的影响
5.4.1 沼气池规模对沼气工程供热的影响
5.4.2 容积产气率对沼气工程供热的影响
5.5 系统的综合效益评价
5.5.1 系统的热力学评价
5.5.2 系统的经济性评价
5.5.3 系统的环境效益评价
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 本文创新点
6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
致谢
本文编号：3852968
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 沼气工程热电联产系统现状
1.2.1 热电联产系统概述
1.2.2 热电联产在沼气工程中的应用
1.2.3 养殖场沼气热电联产系统的前景
1.3 沼气工程增温保温的研究现状
1.4 太阳能-发电余热加热沼气池系统的研究现状
1.5 本课题主要研究内容
第2章 太阳能-发电余热加热沼气池系统的基本理论分析
2.1 太阳能辐射及影响因素
2.1.1 太阳能集热器性能概述
2.1.2 与太阳能集热器集热性能有关的概念
2.1.3 太阳能集热器集热性能的影响因素
2.2 沼气产生的基本原理及影响因素
2.2.1 生物质利用概述
2.2.2 厌氧发酵基本原理
2.2.3 厌氧发酵的影响因素
2.3 我国生物质禽畜粪尿资源条件分析
2.3.1 我国生物质资源量概述
2.3.2 我国禽畜粪尿资源量的分析
2.4 本章小结
第3章 太阳能-发电余热加热沼气池系统的构建及数学模型
3.1 系统描述
3.2 系统设备计算模型
3.2.1 太阳能集热器瞬态计算模型
3.2.2 沼气内燃机瞬态计算模型
3.2.3 集热水箱瞬态计算模型
3.2.4 沼气池瞬态计算模型
3.2.5 烟气热回收装置瞬态计算模型
3.2.6 板换换热器瞬态计算模型
3.2.7 内部盘管换热器瞬态计算模型
3.3 系统构建参数
3.3.1 太阳能集热系统设计
3.3.2 发电余热回收系统设计
3.3.3 沼气池进出料系统设计
3.4 本章小结
第4章 太阳能-发电余热加热沼气池系统仿真平台的建立
4.1 TRNSYS仿真软件简介
4.2 系统TRNSYS模块简介
4.3 系统TRNSYS仿真平台的建立
4.4 本章小结
第5章 太阳能-发电余热加热沼气池系统模拟分析及评价
5.1 系统运行方案设计
5.1.1 运行方案设计思路
5.1.2 参数设置
5.2 单独发电余热加热沼气池系统模拟结果与分析
5.2.1 全年中温发酵(电辅热)
5.2.2 二月份某典型日中温发酵(无辅热源)
5.2.3 二月份某典型日中温发酵(有辅热源)
5.3 太阳能-发电余热加热沼气池系统模拟结果与分析
5.3.1 系统全运行阶段的运行情况
5.3.2 系统各运行阶段的热量情况
5.3.3 系统全运行阶段的热量情况
5.4 沼气池规模和容积产气率对沼气工程供热的影响
5.4.1 沼气池规模对沼气工程供热的影响
5.4.2 容积产气率对沼气工程供热的影响
5.5 系统的综合效益评价
5.5.1 系统的热力学评价
5.5.2 系统的经济性评价
5.5.3 系统的环境效益评价
5.6 本章小结
第6章 结论与展望
6.1 结论
6.2 本文创新点
6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作
致谢
本文编号：3852968
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