沼气池散热量与内部温度场的数值模拟研究.doc

沼气池散热量与内部温度场的数值模拟研究 湖南农业科学2012,(01):118～120HunanAgriculturalSciences 沼气池散热量与内部温度场的数值模拟研究 张富强,孟祥睿,魏新利 (郑州大学化工与能源学院,河南郑州450001) 摘要:以郑州地区的气象条件为参数,使用Fluent软件对沼气池不同材料,不同厚度的保温层及沼气池内部温度场的数值进 行了模拟研究.结果表明:其他条件一定时,混凝土沼气池的散热量约为发泡水泥沼气池的4.66倍,可选择导热系数小的材料作 为保温层;保温层的厚度对沼气池的散热量影响不大,根据实际条件选择厚度;池内温度场的分布不均匀,没有达到沼气发酵设 定的温度,因此需要增加搅拌器以达到混合均匀的目的. 关键词:沼气池;保温材料;散热量;温度 中图分类号:$216.4文献标识码:A文章编号:1006—060X(2012)01一O118一O3 NumericalSimulationofHeatDissipatingCapacityand InternalTemperatureFieldforBiogasDigester ZHANGFu-qiang,MENGXiang-rui,WElXin-li (SchoolofChemicalEngineeringandEnergy,ZhengzhouUniversity,Henan450001,PR Abstract:Theheatdissipatingcapacityofinsulationlayerwithdifferentmaterialsanddifferentthicknessesandthe internaltemperaturefieldofbiogasdigesterwerenumericallysimulatedbyusingtheFluentsoftwarebasedonthe climaticconditionsinZhengzhou.Theresultsshowedthatwhentheothersconditionswerethesame,theheatdissipating capacityofconcretebiogasdigesterwasabout4.66timesofthatofheatdissipationoffoamingcementbiogasdigester,SO thematerialwithsmallcoefficientofthermalconductivitycanbechosenastheinsulationlayer;thethicknessofthe insulationlayerhadfewinfluenceOlltheheatdissipatingcapacityofbiogasdigester,SOthethicknessofinsulationlayer shouldbechosenaccordingtoactualconditions;thetemperaturefieldinthebiogasdigesterdistributedunevenlyandcan notreachthesettemperatureforbiogasfermentation,SOthedigesterneededtoaddthemixertoachievethepurposeof uniformmixing. Keywords:biogasdigester;insulationmaterial;heatdissipatingcapacity;temperature 温度对沼气池内发酵有着重要的影响l1],我国 的北方地区冬季的温度较低,由于保温等因素,影 响了甲烷菌的活性,导致了沼气池的产气量不足或 几乎不产气等问题[21.沼气池在设计过程中,建造沼 气池壁一般选用材料为钢筋混凝土,这对沼气池散 热量的影响很大.2007年有研究者提出将一种发 泡水泥用于建造沼气池[31,该种材料在许多性能上 要优于钢筋混凝土(导热系数小,密度小等).也有 研究者利用Fluent对有无使用该材料以及不同厚 度时,对沼气池的散热量和内部温度场的影响进行 了研究.针对这些问题,笔者以郑州地区的气象条 件为参数,结合当地的可再生能源加热沼气池,使 收稿日期:2011-09—23 作者简介:张富强(1984一),男,山西吕梁市人,硕士,主要从 事系统节能研究. 用Fluent软件对沼气池的不同材料,不同厚度的保 温层及沼气池内部温度场的数值进行了模拟,旨在 为沼气池节能研究提供依据. 1物理数学模型 1.1物理模型 笔者以一个年出栏数2000头的养猪场为例, 按照规模化养猪场各猪群的比例[5-7/,将1d排放的 粪污全部处理,建造的