太阳能-埋管换热器增温填埋垃圾技术的性能研究

作     者：陈广平 樊海鹰 王恩宇 沈海笑 张学友 王志 Chen Guangping;Fan Haiying;Wang Enyu;Shen Haixiao;Zhang Xueyou;Wang Zhi

作者机构：河北工业大学能源与环境工程学院天津300401 怀安县住房和城乡建设局怀安076150 河北省热科学与能源清洁利用技术重点实验室天津300401 

出 版 物：《太阳能》 (Solar Energy)

年 卷 期：2023年第5期

页      面：69-77页

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

基　　金：天津市科技计划项目(17YFCZZC00560,18YFCZZC00080) 沧州市重大科技专项(202301005Z) 

主　　题：太阳能集热器 填埋垃圾 埋管换热器 数值模拟 增温试验 厌氧发酵 增温效果 传热性能 

摘      要：填埋垃圾的厌氧发酵需要较高的温度,由于中国北方地区冬季的气温低,垃圾填埋场的厌氧发酵速度较慢。为解决这一问题,提出太阳能-埋管换热器增温填埋垃圾技术,建立垃圾填埋体及其周边区域的3D物理模型,采用试验和数值模拟的方法,对垃圾填埋体内部的增温效果和传热性能进行了研究,并对试验结果和数值模拟结果进行了相互对比验证。研究结果表明:埋管密集处垃圾填埋体的温度变化显著,热量向上传递多于向下传递;在晴天白天,埋管换热量呈现先升高后降低的变化趋势;2021年9月23日—12月21日,垃圾填埋体的日平均温度的平均值为36.3℃,增温加热期内,垃圾填埋体传热系数的平均值为32.5 W/(m^(2)·K);随着埋管内水流量在0.4~1.0 m^(3)/h内增加,垃圾填埋体的日平均温度和单位体积换热功率均逐渐增加,且增加趋势逐渐平缓,埋管内水流量增加至1.0 m^(3)/h时,模拟得到的垃圾填埋体日平均温度为37.0℃,单位体积换热功率为52.9 W/m^(3)。