利用生物质燃料的气化加热设备设计与分析研究

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，就足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。

目录

第一章 绪论

第二章 热风炉的概述和温室供暖负荷计算

第三章 生物质气化燃气热风炉的设计

第四章 热风炉的试验与分析

第五章 换热器的数值分析

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研情况

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