在严寒地区,由于冬季气温、地温低,沼气的生产存在产气率低、使用率低等问题,甚至会出现冻裂沼气池的现象,本文针对这一现象,提出了利用太阳能加热制取沼气的新思路,即利用太阳能集热系统生产的热水通过沼气池底部的换热器来加热料液,使料液升温进行发酵,产生沼气,同时对沼气池保温,减少能耗,提高池温。论文以实验研究为主,通过对实验数据的分析和整个系统的数值模拟,验证了在严寒地区利用太阳能加热制取沼气是可以实现的。在理论方面,详细介绍了太阳辐射、土壤温度场、沼气产生的基本理论知识,同时建立了沼气池周围土壤不稳定传热数学模型,并用控制容积法对数学模型进行了离散。在实验方面,介绍了实验系统的组成和设备的选取准备,并选取实验中夏季和冬季运行比较稳定的两段时间,进行数据分析处理,通过分析可知沼气池周围土壤温度、料液内温度以及换热器加热量的变化情况,同时,还计算出了钢管换热器的传热系数。最后,运用MATLAB编制程序,对沼气池内换热器的加热量、沼气池周围土壤的温度场和系统全年运行情况进行了模拟,分析了换热器的加热量和沼气池周围土壤温度的变化规律,并通过实验值和模拟值的对比,验证了模型的正确性。