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《太原理工大学》 2011年
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利用生物质燃料的气化加热设备设计与分析研究

赵全云  
【摘要】:设施农业是综合应用生物环境技术、工程装备技术,遵从动植物生长发育规律,进行动植物生产的现代农业生产方式。设施农业的快速发展,有效保障了我国蔬菜、肉蛋奶等农产品的季节性均衡供应,在改善城乡居民生活水平方面将发挥越来越重要的作用。 在我国北方地区,春冬两季气温很低,农作物不能生长,就是园艺设施温室大棚在无供暖的条件下,也只能生产耐寒性比较强的蔬菜品种。这不仅造成土地资源的浪费,还直接对菜农的经济收入以及消费者的消费承受力产生不好的影响。因此,选择合理的供热设备对提高温室系统供热效率、降低温室生产成本、提高生产经济效益、保护生态环境具有重要意义。 针对我国温室加热设备应用现状,借鉴国内外经验,结合北方气候条件及温室特点,本文提出了利用生物质燃料的气化加热设备进行温室加热的设想,旨在充分利用秸秆、薪柴等丰富的生物质,以达到低成本、节能、环保、废物利用地实现温室加热。作为山西省农机局重点扶持开发项目,我们课题组进行了产品的设计、分析、实验及优化,并进行了推广应用,取得了良好的效益。本论文主要研究成果包括: (1)温室加热设备研究:系统研究了温室供暖设备的加热方式以及结构特点等,通过比较,确定了选用热风炉来加热;分析了常见热风炉的优缺点和在我国推广应用的现状,并结合农村能源结构特点,创造性地提出了一种新型热风炉的设计思想。 (2)生物质燃料的气化加热设备的设计与制造:对生物质燃料的气化加热系统进行了技术设计和工艺设计,包括生物质气化燃气热风炉的气化装置(气化炉)、换热器、支架等,并制造了实验样机。 (3)热风炉的试验:对生物质燃料的气化加热系统进行了实验研究,研究了热风炉的热效率、换热器的换热效率、主要工况及控制参数的影响,对测量数据进行了科学分析,验证了设计完全合理可靠,符合实际生产需要。 (4)对换热器进行了数值分析和验证:换热器的性能好坏直接影响本设计中热风炉的使用性、经济性和可靠性。为此,在获取大量试验数据的基础上,根据生物质燃料的气化热风炉换热器的特点,首次建立了数值分析数学模型,通过数值分析方法对设备进行了分析研究和并验证此模型的正确性;由于受到微机容量的限制,提出了将模型分段进行分段数值模拟的方法。通过模拟分析,找出了影响此类换热器换热效果的关键参数,提出了一些优化建议,为鼓风机的选用及控制提供了理论支持。
【学位授予单位】:太原理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S216

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