本文關(guān)鍵詞：厭氧反應(yīng)器的數(shù)值模擬及優(yōu)化

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【摘要】：目前,研究者對(duì)廢水處理領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的UASB反應(yīng)器和發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮腎C反應(yīng)器的研究主要集中在反應(yīng)器的啟動(dòng)、運(yùn)行特性及有機(jī)物去除效果等方面,未能運(yùn)用化學(xué)工程、環(huán)境學(xué)科和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)對(duì)反應(yīng)器進(jìn)行水力學(xué)特征的研究,而反應(yīng)器內(nèi)流體力學(xué)特性的研究是反應(yīng)器優(yōu)化設(shè)計(jì)與放大的基礎(chǔ)。因此本文利用Fluent技術(shù)對(duì)這兩類反應(yīng)器內(nèi)部氣液兩相流場(chǎng)的二維分布狀況進(jìn)行數(shù)值模擬,主要考察了三相分離器角度和容積負(fù)荷(OLR)對(duì)UASB反應(yīng)器流場(chǎng)的影響;高徑比(H/D)、提升管直徑與反應(yīng)器內(nèi)徑比(Dr/D)、OLR對(duì)IC反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)量的影響。主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)論如下:(1)第二代厭氧反應(yīng)器UASB的數(shù)值模擬:1)固定三相分離器角度為50o,通過(guò)改變不同的OLR(4、5、6、7kg COD/(m3·d))值來(lái)考察其對(duì)反應(yīng)器流場(chǎng)的影響。模擬結(jié)果表明當(dāng)OLR為5kg COD/(m3·d)時(shí),反應(yīng)器流場(chǎng)內(nèi)的氣液分布較均勻,且無(wú)液體流出。2)固定OLR為5 kg COD/(m3·d),通過(guò)改變不同的三相分離器角度(45o、50o、55o、60o)考察其對(duì)反應(yīng)器流場(chǎng)的影響。模擬結(jié)果表明,當(dāng)三相分離器角度為50o時(shí),反應(yīng)器進(jìn)水底部湍流強(qiáng)度大,泥水混合作用最強(qiáng);進(jìn)入沉淀區(qū)氣體少,對(duì)混合物的擾動(dòng)小,有利于獲得良好的固液分離效果。(2)第三代厭氧反應(yīng)器IC的數(shù)值模擬:1)H/D取5,OLR取11.52 kg COD/(m3·d),當(dāng)Dr/D(0.032、0.049、0.065、0.081、0.097、0.114)為0.081時(shí)該反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)量達(dá)到最大值0.0079 m3/h;2)H/D取5,Dr/D取0.081,當(dāng)OLR(8.64、10.08、11.52、12.96、14.40、15.84、17.28、18.7、20.16 kg COD/(m3·d))為17.28 kg COD/(m3·d)時(shí)該反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)量達(dá)到最大值0.0099 m3/h。通過(guò)擬合獲得了內(nèi)循環(huán)量Y與產(chǎn)氣量X間經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式Y(jié)=㧟0.142X3+1.8X2-6.43X+13.87。3)Dr/D取0.081,OLR為17.28 kg COD/(m3·d),H/D(3、4、5、6、7)為3時(shí)反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)量達(dá)到最大值0.011m3/h。
【關(guān)鍵詞】：UASB反應(yīng)器 IC反應(yīng)器 氣液兩相流 數(shù)值模擬 優(yōu)化設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：西安工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 緒論10-26
• 1.1 我國(guó)水污染現(xiàn)狀及治理10-17
• 1.1.1 水污染的來(lái)源及特點(diǎn)11-14
• 1.1.2 水污染的治理14-15
• 1.1.3 廢水處理方法的研究進(jìn)展及應(yīng)用15-17
• 1.2 厭氧反應(yīng)器的發(fā)展歷程17-21
• 1.2.1 第一代厭氧反應(yīng)器17
• 1.2.2 第二代厭氧反應(yīng)器17-19
• 1.2.3 第三代厭氧反應(yīng)器19-20
• 1.2.4 第二代厭氧反應(yīng)器UASB與第三代厭氧反應(yīng)器IC的比較20-21
• 1.3 第二代UASB反應(yīng)器與第三代IC反應(yīng)器國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-23
• 1.3.1 UASB反應(yīng)器與IC反應(yīng)器在國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3.2 UASB反應(yīng)器與IC反應(yīng)器在國(guó)外的研究現(xiàn)狀22-23
• 1.4 研究意義、內(nèi)容23-26
• 1.4.1 研究意義23-24
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容24-26
• 2 數(shù)學(xué)模擬方法及模型26-34
• 2.1 計(jì)算流體力學(xué)(CFD)概述26-28
• 2.2 數(shù)學(xué)模型28-30
• 2.2.1 歐拉-拉格朗日方法28
• 2.2.2 歐拉-歐拉方法28-30
• 2.2.3 湍流模型30
• 2.3 數(shù)值模擬過(guò)程30-31
• 2.4 國(guó)內(nèi)外關(guān)于CFD技術(shù)在厭氧反應(yīng)器模擬方面的應(yīng)用現(xiàn)狀31-32
• 2.5 小結(jié)32-34
• 3 第二代厭氧反應(yīng)器UASB數(shù)值模擬34-50
• 3.1 UASB反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)34
• 3.2 UASB反應(yīng)器的工作原理34-35
• 3.3 UASB數(shù)值模擬方法35-41
• 3.3.1 計(jì)算網(wǎng)格劃分35-36
• 3.3.2 邊界類型的設(shè)定36
• 3.3.3 計(jì)算求解器的設(shè)定36-41
• 3.4 Fluent數(shù)值模擬結(jié)果及分析41-48
• 3.4.1 網(wǎng)格劃分水平對(duì)模擬結(jié)果的影響41-42
• 3.4.2 OLR對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)部流場(chǎng)的影響42-46
• 3.4.3 三相分離器的角度對(duì)UASB反應(yīng)器內(nèi)部流場(chǎng)的影響46-48
• 3.5 小結(jié)48-50
• 4 第三代厭氧反應(yīng)器IC數(shù)值模擬及優(yōu)化50-62
• 4.1 IC反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)50-51
• 4.2 IC反應(yīng)器的工作原理51
• 4.3 IC反應(yīng)器的數(shù)值模擬方法51-53
• 4.3.1 模擬參數(shù)選取52-53
• 4.3.2 網(wǎng)格獨(dú)立性的研究53
• 4.4 Fluent數(shù)值模擬結(jié)果及分析53-59
• 4.4.1 Dr/D對(duì)內(nèi)循環(huán)量的影響53-55
• 4.4.2 反應(yīng)器OLR對(duì)內(nèi)循環(huán)量的影響55-57
• 4.4.3 H/D對(duì)內(nèi)循環(huán)量的影響57-59
• 4.5 小結(jié)59-62
• 結(jié)論與展望62-64
• 參考文獻(xiàn)64-70
• 附錄70-71
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文71-72
• 致謝72

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王衛(wèi)京;陳理;;高濃度厭氧反應(yīng)器流場(chǎng)的數(shù)值模擬[J];大連大學(xué)學(xué)報(bào);2011年03期

2 曉聞;評(píng)價(jià)先進(jìn)厭氧反應(yīng)器的新技術(shù)[J];中國(guó)環(huán)境科學(xué);1994年03期

3 趙小亮;王國(guó)棟;閆s，

本文編號(hào)：1065594