由于北方高寒地区相对较低的气温和地温严重影响了沼气的发酵,工程中常常需要通过加热料液、提高池温（并给沼气池保温）来确保冬季沼气工程能够正常运行。这样沼气工程能耗的研究成为了重点。而厌氧反应器是大中型沼气工程沼气发酵的核心装置，微生物的繁殖，有机物的分解转化，沼气的生成都是在反应器里进行的。因此，反应器的结构和运行情况是沼气工程研究的重点。研究其传热耗热量可以预测出沼气工程中最主要的能量消耗，从而可以设计和选择最合理的设备。而建立合理的反应器传热模型，是计算出反应器的传热耗热量的前提。以往的静态法由于只考虑最不利工况进行设计，缺少全年运行能耗的分析，往往会给计算结果带来很大的误差。而动态模拟法的优点就是对各种影响因素考虑较细，得出的结果也比较精确。不过，应用动态模拟法进行热耗量计算时，复杂的计算过程必须借助大型电子计算机来完成。本文在此背景下展开了如下的研究：第一部分着重介绍了能耗分析的理论研究方法。一类是建立在稳定传热理论基础上的静态能耗分析法，另一类是建立在不稳定传热理论基础上的动态能耗模拟法，重点详细说明了动态能耗模拟法的优越性以及求解导热微分方程的有效方法——拉普拉斯变换。通过本章的介绍与分析，为以后的寒区沼气工程厌氧反应器传热分析与实验研究奠定了理论基础。第二部分通过借鉴建筑领域研究墙体的非稳态过程进行推广，从平壁传热扩展到圆柱体壁面传热、围护结构和土壤间的传热，借此来研究沼气工程中反应器的传热能耗情况。利用动态模拟法—反应系数法对寒区沼气工程厌氧反应器进行能耗分析，分别对其顶部、壁部和底部建立非稳态传热模型，再综合建立完整的反应器结构的散热模型。第三部分在模型建立的基础上，以Microsoft Visual Basic6.0为平台致力于寒区沼气厌氧反应器传热分析与耗能预测系统的开发，并利用开发出的软件对厌氧反应器系统进行全面的动态模拟，用来分析厌氧反应器耗热量，为非稳态传热计算提供了方便的手段。第四部分通过对鸡西市兰岭乡大型沼气发酵工程的加热增温系统增设了一套基于力控软件的数据监测系统，随时采集沼气站正常运行情况下加热系统的数据。通过对一个采暖期的数据分析，得出了整个发酵系统的能耗，并验证了散热模型的可行性。第五部分利用非稳态模型开发出的软件进行应用，分析顶部是膜状的反应器耗能特点和其在节能措施上所出现的问题，并提出改进措施，使之能够达到沼气工程节能的要求。