太阳能热管加热系统在生态校园沼气工程中的应用研究

【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。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在农村中小学中的应用新模式,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,冬季增温问题是该系统的难点。针对这些问题,本文以农村中学生态校园为研究对象,重点设计了太阳能热管加热系统,首先对太阳能热管加热系统进行了理论验算,计算出每月沼气池料液温度预计可达到的理论值,在理论上保障系统的可行性,并为实验检验提供参照对比;然后采用先进的温度测量仪在润镇中学进行为期3个月的太阳能增温试验,然后对试验结果进行分析,在实践中检验系统的增温效果;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热管加热系统。其中,着重设计了太阳能热管加热系统的系统方案,选择了集热器,确定了集热面积,设计了系统的附属设施及控制系统。 (2)利用传热学的基本理论,根据相关集热参数、外部环境参数、当地太阳能辐射强度、沼气系统的散热、吸热参数建立了沼气系统(太阳能热管加热系统为其中一子系统)的热平衡方程,并通过理论计算,分析了沼气系统和太阳能热管加热系统是否匹配,结果表明太阳能热管加热系统的供热能力完全可以满足沼气系统在冬季对热量的需求。 (3)选择润镇中学生态校园示范点作为研究对象,对太阳能热管加热系统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,测试了集热器和沼气系统内外6个点的温度数据,绘制了相关温度变化曲线,该曲线表明太阳能热管加热系统在冬半年能够完成其供热任务,系统设计合理。 (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。 【关键词】：农村学校 沼气工程 太阳能热管 增温技术
【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】：2008
【分类号】：S216.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 导论12-21
• 1.1 农村沼气生态校园产生的背景12-14
• 1.1.1 节能减排是农村沼气生态校园产生的动力12
• 1.1.2 沼气技术进步是农村沼气生态校园产生的基础12-13
• 1.1.3 废弃物资源化利用是农村沼气生态校园产生的目标13-14
• 1.2 农村沼气生态校园实施内容与意义14-16
• 1.2.1 农村沼气生态校园模式主体内容14-15
• 1.2.2 农村沼气生态校园模式配套系统15
• 1.2.3 农村沼气生态校园建设的意义15-16
• 1.3 课题的提出16-18
• 1.3.1 生态校园沼气工程亟待解决的问题16-17
• 1.3.2 现有的沼气池增温保温技术17-18
• 1.4 研究内容18-19
• 1.5 技术路线19-20
• 1.6 创新点20-21
• 第二章 太阳能热管加热系统的设计21-33
• 2.1 沼气系统的构建组成21-22
• 2.2 太阳能热管加热系统的设计22-32
• 2.2.1 设计的原始依据22-23
• 2.2.2 系统方案的确定23-26
• 2.2.3 集热器的选型26-28
• 2.2.4 集热器连接方式的确定28
• 2.2.5 集热面积的确定28-29
• 2.2.6 集热器放置角度的选择29
• 2.2.7 水箱容积的设计29-30
• 2.2.8 换热器的设计参数选择30-31
• 2.2.9 连接管道31
• 2.2.10 水泵、控制仪器及温度传感器的选择31-32
• 2.2.11 电加热补偿方式32
• 2.2.12 控制系统的设计32
• 2.3 小结32-33
• 第三章 生态校园沼气工程热平衡分析33-43
• 3.1 厌氧消化器热平衡方程33-34
• 3.2 厌氧消化器吸热分析与计算34-38
• 3.2.1 太阳能热管加热系统的热平衡计算34-38
• 3.2.2 温室提供的热量Q_138
• 3.2.3 生成甲烷的反应热Q_238
• 3.2.4 厌氧消化器每天可获得的总热量38
• 3.3 厌氧消化器散热分析与计算38-41
• 3.3.1 消化器散热Q_h39-40
• 3.3.2 沼液冲厕热量损失40
• 3.3.3 消化池进出料所消耗的热量40
• 3.3.4 消化器每天总的散热量40-41
• 3.4 厌氧发酵器热量平衡分析计算41
• 3.5 沼气系统太阳能热利用分析41
• 3.6 小结41-43
• 第四章 太阳能热管加热系统对沼气工程的增温试验43-54
• 4.1 实验目的43-44
• 4.2 材料与方法44-45
• 4.2.1 实验地点44
• 4.2.2 测试时间及测试参数44
• 4.2.3 测试仪器44
• 4.2.4 测试方法44-45
• 4.3 结果与分析45-52
• 4.3.1 日光温室内外气温日变化规律45-47
• 4.3.2 集热器内的温度变化规律47-48
• 4.3.3 沼气池内的料液温度变化规律48-50
• 4.3.4 沼气池内的各点料液温度对比变化规律50-51
• 4.3.5 沼气池内的月份内料液日均温度对比变化规律51-52
• 4.4 小结52-54
• 第五章 太阳能热管加热系统的经济分析54-59
• 5.1 加热系统的经济分析54-57
• 5.1.1 评价方法54-55
• 5.1.2 系统经济性计算55-57
• 5.2 太阳能加热系统的环境效益57-58
• 5.3 小结58-59
• 第六章 结论与讨论59-61
• 6.1 结论59
• 6.2 讨论59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-66
• 作者简介66

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于太阳能温度补偿的光合生物制氢反应器自控系统的设计    杜金宇;王毅;周雪花;张全国;

用于沼气发酵系统的聚光型太阳能加热装置研究    张铎;邱凌;邓媛方;

回流搅拌型混合物料厌氧消化器的设计与发酵工艺研究    罗涛

陕西省农村生态校园建设模式研究    马长蕊

农村校园沼气管理专家系统研究    周曼

关于发展循环经济的研究    蒋婉莹;

大型沼气工程越冬稳定产气——记留民营鸡粪高温发酵大型沼气工程    蔺金印;

我国农村户用型沼气的发展历程及现状分析    高云超;邝哲师;潘木水;黄小光;陈薇;叶明强;徐志宏;张名位;肖更生;

大型太阳能热水供应系统设计的若干问题    田琦

畜禽养殖场粪污的治理技术    田宁宁,王凯军,李宝林,金冬霞

在中央人口资源环境工作座谈会上的讲话    胡锦涛

在国土资源领域推动循环经济发展的思考    陈从喜;

青藏高原太阳总辐射的计算方法的讨论    钟强

厌氧消化法处理畜禽粪的研究    彭武厚,胡文英,李新吾

可持续发展──世界经济前行的必由之路    何文博

水泡梅的太阳能干燥装置研制与实验研究    王晓燕

西安实施太阳能建筑一体化规模化供热适宜性研究    刘寅;李安桂;周光辉;

秸秆原料C/N比调节对沼气产气状况的影响    张昌爱;刘英;黄萌;袁长波;王艳芹;

新型耐低温沼气池的保温和产气效果    袁长波;徐延熙;姚利;刘英;李彦;王艳芹;张昌爱;

日光温室采光与下挖深度优化设计    李霞;于贤昌;艾希珍;李清明;

平面采光面无阴影影响最佳角度的计算    林媛;

户用PV系统设计    牟志平;

云南商品化沼气池产业化发展分析    张无敌;许玲;尹芳;李建昌;刘宁;刘士清;官会林;毛羽;

安徽省农村户用沼气发展现状、存在问题与发展建议    刘伟伟;马欢;朱德泉;夏萍;王继先;伍德林;

农村沼气发酵温度控制技术及经济性分析    项阳阳;高正阳;李仕平;欧炜;黄哲平;薛圆圆;

纤维素原料厌氧产甲烷气的研究进展    赵兰;冷云伟;任恒星;李浩;

浅析生态伦理视阈下的循环经济    刘英;方政;

用循环经济理念重构传统经济流程    鲍健强;陈明;

论循环经济与技术创新的关系    毛旻旸;杜玉兰;

循环经济理念和工业立市战略的结合——以衢州为例分析区域可持续发展之路    陈明;

循环经济理论与建设崇明生态岛实践的探索    黄伟;陶宗德;沈跃栋;罗争峰;

沿巢湖地区沼气能源规模化生产利用模式的探讨及生态效益分析    张庆国;杨书运;吴朝;李鉴清;朱雅莉;

环保理念的升级和转变带来的挑战和机遇    燕雪松;

促使昆明市农业经济发展方式向低碳转变之研究    陈云进;

太阳能空气集热器传热性能实验研究    魏琪;赵俊;

基于科学发展观的我国低碳经济政策研究    费珊珊;

东海陆坡海底滑坡识别及致滑因素影响研究    胡光海

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

光伏跟踪系统智能控制方法的研究    徐晓冰

马克思主义环境利益思想研究    王强

纳米流体辐射特性机理研究及其在太阳能电热联用系统中的应用研究    赵佳飞

云南省金属产业循环经济发展模式研究    张庆文

人工湿地处理城镇污水和猪场废水研究    李淑兰

基于循环经济的企业竞争优势研究    黄明元

湖南省畜禽养殖场粪便污染治理意愿及其环境成本控制研究    武深树

东北地区资源枯竭型城市经济转型效果研究    邱松

丹江口库区代表性水源地农村水污染控制措施的研究    王华玲

沼气发电机冷却水预热沼气进料池系统的研究    康锡龙

湖北省农村沼气产业化发展模式与对策研究    刘莹玉

沼气在无公害蔬菜中的应用研究    王路易

已建池农户沼气消费偏好的影响因素分析    王维薇

沼液作为生菜、柑橘叶面肥的试验研究    袁怡

沼渣利用下温室番茄及土壤环境对水氮耦合的响应    谢景欢

基于能值分析的循环农业发展研究    周海川

河南太阳能热水器与住宅一体化设计研究    刘磊

寒冷地区太阳能—空气源热泵系统研究    吴启任

刍议杨凌农业科技推广模式    王彦;徐创洲;

马铃薯皮渣沼气发酵潜力的研究    孙传伯;李云;廖梓良;刘士清;

太阳能光合生物连续制氢系统的能量平衡研究    周雪花;申翔伟;李刚;荆艳艳;张全国;

论生态校园的建设模式    李煜;张玉钧;

飞机电源系统故障诊断专家系统    朱新宇,沈颂华

国际环境教育的发展与中国的绿色学校    黄宇

基于单片机原理的简易温度控制系统研究    陈源;

厌氧发酵技术工厂化生产沼气的现状及展望    孙孝政,夏吉庆,田晓峰

城市生活垃圾厌氧消化的熵分析    蒲贵兵;甄卫东;张记市;孙可伟;吴满昌;

绿色学校:21世纪教育的必然走向    曾建平

西北“五配套”生态果园模式单元优化与效应    邱凌;

    刘雅琼

    刘雅琼

    记者 刘雁琼

    肖成冯永强

    徐光明

    郑猛

    朱振国

    记者 杨富春张爱虎 通讯员 程舢 江绣屏

    通讯员 伊育群 张立军 胡胜林

    周元

农村沼气生态校园模式及其综合效益评价研究    王兰英

双流道式污水泵叶轮三维设计及水力模型开发研究    张静

网络化鱼病诊断专家系统的研究    郑育红

生态校园规划设计研究与应用    陈岳堂

室内安全生态评价及专家系统研究    王焕雷

生态校园的建设流派、建设模式与系统管理方法    杜惟玮

绿色学校创建初探    杨佳玲

农村生态校园沼气系统太阳能增温技术研究    苑建伟

基于人工智能的电喷发动机故障诊断专家系统    黄丽

生物质加热系统在生态校园沼气工程中的应用研究    刘洋

用于养殖场废水中温处理的换热器优化设计    李刚

低水头泄水建筑物消能措施数值模拟    史志鹏

基于生物质燃气的农村地区生态校园供能模式研究    郭甲生;秦朝葵;马飞;

太阳能辅助加热沼气池自动控制系统设计    秦国栋;吴湘莲;张征宇;楼平;

太阳能增温/催化辅助农村户用沼气工艺研究    张游

构建循环经济模式 实现经济可持续发展    周玉梅

中国太阳直接辐射、散射辐射和太阳总辐射间的关系    左大康,弓冉

我国晴天太阳总辐射分布特征——计算机在太阳辐射研究中的应用    刘书楼,陈宝雯

从全波段太阳直射辐射确定大气气溶胶光学厚度　I：理论    邱金桓

饲用纤维素酶活力测定方法的探讨    刘德海,杨玉华,张发旺,陈小鸽,李新杰

太阳能热水器集中供热系统在游泳池水加热中的应用    周泽均,黄麟朝

窖蓄雨水与农作物补充灌溉技术研究    肖国举,任万海,刘一祖,陆元国

太阳能干燥器出口空气状态参数的确定途径和计算方法    魏一康

关于推动我国循环经济发展的社会经济背景和重点方向    陈从喜

利用AVHRR资料推算青藏高原地区地表反射率的方法    钟强,吴士杰

沼气发酵生态系统与残留物综合利用技术研究    王金花

德国沼气工程技术考察及思考    杨世关;张百良;

德国沼气工程技术及其在中国的应用前景    Markus Dicke;

台州市首处大型沼气工程在温岭市建成    许式文

沼气工程产业化发展的正确途径    顾树华;

中国“产业沼气”的开发前景看好    

畜禽养殖场沼气工程建设的思考    周昱,阳作锋

养殖场沼气工程技术    王淑燕

循环利用的典范:欧洲沼气工程    赵军;田博;汪国刚;

实用性低维护沼气工程的研究与应用    王永智;阳运春;王建;

德国沼气工程技术及其在中国的应用前景    Markus Dicke;

大型养鸡场沼气工程浅析    张海青;杨慧云;高倩;

纯秸秆中高温高浓度发酵工艺制取沼气新技术    李砚飞;姚旭华;潘炳忠;代树智;

秸秆沼气工程工艺参数探讨    段娜;林聪;侯锦;赵凯;赵廷庄;

畜禽养殖场沼气工程厌氧消化技术优化分析    韩芳;林聪;

浅析我国发展秸秆沼气的必要性与可行性    刘德江;饶晓娟;刘永刚;邱桃玉;

万头奶牛场沼气工程设计与研究    曹成茂;吴扬;刘伟伟;杨智良;伍德林;杨迎春;

沼气工程技术的现状与发展趋势    吴兆流;

坚持技术创新,走规模化和工业化发展之路    唐兵;

沼气的综合利用技术和发展前景    王滨杰;贺立三;贾兵;

中国生物质能源(沼气)工程研究与前景展望    裴建川;张亦斌;张文;冯磊;陈伟芬;

沼气工程建设促富宁生态改善    熊仁武

上海开建规模化畜禽养殖沼气工程    楚慕

我国自主创新干法沼气工程    记者 王海蕴

小沼气产生大效益    通讯员 吕昌明 杨勇 太兵

沼气使用率覆盖率全国第一    本报记者 周月光

南雄掀起沼气工程建设高潮    特约记者 刘小弘

浮山村官进行沼气工程培训    记者 靳淑琴　通讯员 王二明 席绍华 高生芳

豫一污水沼气工程获评“环保示范”    特约记者 王景春

我市大力实施农村沼气工程    詹学明　记者 周庆霞

凤凰镇百姓日子好滋润    本报记者 董学宏　通讯员 王刚 张振吉

秸秆沼气厌氧发酵的预处理工艺优化及经济实用性分析    宋籽霖

规模化养猪场沼气工程发展的影响因素研究    林斌

农村沼气生态校园模式及其综合效益评价研究    王兰英

沼气高效厌氧发酵的条件及产气效应研究    楚莉莉

畜禽养殖污染防治的沼气技术采纳行为及绿色补贴政策研究    彭新宇

可再生能源领域CDM项目开发的关键问题研究    刘尚余

基于生命周期理论的畜禽养殖跨介质污染防治技术评估    程璜鑫

气候变化对中国农林生物质能的区域影响研究    马占云

厌氧发酵技术处理餐厨垃圾产沼气的研究    张存胜

沼液对土壤改良作用研究    李文涛

联户秸秆沼气工程工艺和模式的研究    卢金

太阳能沼气工程无线监测系统设计    薄军

沼气发电机冷却水预热沼气进料池系统的研究    康锡龙

河北省磁县沼气推广应用研究    李常伟

基于智能鸡舍的太阳能沼气工程的技术研究    赵梅娟

重庆市生物质能沼气化有效利用技术研究    管军伟

基于投入产出的浙江省江山市联户沼气工程发展研究    倪丹成

小型立体组合式沼气工程的创建及效果的研究    张燕

畜牧养殖厂中沼气工程设计及应用研究    李强

江苏省规模化养殖场沼气工程效益实证分析    孙淼