厌氧发酵反应器内温度场的数值模拟

厌氧发酵反应器是沼气发酵工程的重要装置,由于其内部反应十分复杂,因此发酵反应器内的局部流动和传热过程的研究一直是一个颇具研究价值的问题。掌握反应器内的温度分布是厌氧发酵过程控制工艺优化的基础,对反应器的温度控制起着至关重要的作用。为此,采用CFD(计算流体力学)的数值模拟方法对发酵料液内的温度场、速度场进行模拟,分析了反应器内料液的流动和换热情况。由于发酵料液的流动速度非常微小,基本可以忽略不计,因此反应器内部料液与反应器侧壁和地面之间热量传递方式以导热为主,可以忽略对流换热作用。由此为今后进一步研究提供理论依据。     

寒区沼气工程地下水源热泵加热系统能效分析

在北方寒冷地区,沼气工程加热系统如何能有效、合理地利用能源,提高能源利用率,是沼气工程实现低能耗,高产能必须解决的现实问题。该文依据地下水源热泵加热系统在沼气工程中应用的实例,建立了以?效率、热效率以及能级系数为评价准则的沼气工程加热系统能效分析模型,并通过对加热系统实际运行参数的测试,得到了沼气工程用户系统?效率为97.8%,地下水源热泵机组系统?效率为13.4%,沼气工程加热系统总的?效率为13.1%;加热系统总的热效率为85.3%;沼气工程用户耗热量的能级系数为0.161,用户供给热量的能级系数为0.164,地下水源热泵机组的能级系数为0.567。结果表明,对于沼气工程低品位热能用户,采用低温水供热科学合理;热泵机组系统回收了地下水中低品位热能,节约了高品位电能,加热系统能的数量有效利用程度较高;但热源与用户之间供需能质存在差异,在能质利用方面还需进一步完善。该结论可为今后沼气工程选择合理的加热模式提供参考依据。     

牛粪发酵原料流变特性与表观粘度研究

由于牛粪发酵原料的流变特性和表观粘度对其在管道运输、混合及热交换等厌氧发酵过程中均有重要影响,因此对其流变特性和表观粘度的研究具有重要意义。为此,利用旋转粘度计测定了不同含固率(TS)、温度条件下的牛粪发酵原料的表观粘度,并分析牛粪发酵原料TS、温度对其流变特性的影响,以及TS、温度、转速与其表观粘度的关系。结果表明:牛粪为假塑性流体且符合幂率方程。同一剪切速率下,随着温度的升高,其表观粘度呈下降的趋势;同一温度下,随着剪切速率的增大,表观粘度减小;在同一剪切速率、同一温度下,表观粘度随其TS的增大而增大。此研究为牛粪在厌氧发酵过程的工艺设计及热交换等提供了重要依据。     

寒区沼气工程热能损耗分布规律及节能途径探讨

热能损耗是制约沼气工程在北方寒冷地区发展的瓶颈问题。全面系统分析沼气工程全年热能损耗,探寻其分布规律,是实现沼气工程节能降耗的基础和前提,也是全面科学评价沼气工程加热系统合理有效地利用能源,提高能源利用率的依据。沼气工程热能损耗主要包括工程新投入的发酵原料温升所需的耗热量和厌氧发酵反应器的传热耗热量2部分。该文以月为单位建立了沼气工程各项热能损耗的计算模型,并将模型应用到黑龙江省哈尔滨市一中温厌氧发酵的沼气工程中,获得了沼气工程全年各月热能损耗量。结果表明,在厌氧发酵反应器各月的总热能损耗中,厌氧发酵反应器围护结构的传热耗热量占总耗热量的比例约为70%～90%,厌氧发酵反应器节能的关键在于围护结构的节能,减小反应器的体形系数,增大围护结构导热热阻,可有效降低厌氧发酵反应器能耗;在各月沼气工程的总热能损耗中,发酵原料温升能耗占沼气工程总能耗的比例约为85%～95%,此项能耗是沼气工程加热系统能源消耗过程中的薄弱环节,回收沼气工程排出沼液中的余热,是实现沼气工程节能降耗的有效途径;通过对各月沼气工程产能与总热能损耗的对比分析,沼气工程热能损耗量占产能量的比例约为15%～37%,沼气工程在保证正常的中温厌氧发酵的情况下,产能量远大于热能损耗量,在北方寒冷地区实现沼气工程正能输出是可能的。该文研究结果可为今后全面科学合理评价沼气工程用能状况,减少用能过程的损失和浪费,实现沼气工程低能耗、高产能提供参考依据。     

高速插秧机水稻变量侧深施肥技术及发展

研究分析了高速插秧机水稻变量侧深施肥技术国内外现状,并对目前高速插秧机侧深施肥系统的主要结构及工作原理进行分析,提出了未来研究方向及技术路线。