双层桨搅拌槽内气液分散特性的CFD-DPM模拟

为研究气液搅拌反应器内气体的分散和返混效果对反应器性能的影响,基于计算流体动力学(CFD)软件Fluent 62,液相和气相分别采用Euler模型和离散相模型(DPM),对双层六直叶圆盘涡轮桨(6-DT)搅拌槽内气液两相流动进行数值模拟,得到了槽内宏观流动场和气含率分布．通过统计不同时刻逸出液面的示踪气泡数量,对搅拌槽内气体停留时间分布进行了分析．研究结果表明:搅拌槽内液相在每层桨区形成了典型的双循环流型,槽内共有4个循环涡存在,气体易在循环涡涡心处聚集导致局部气含率相对较高,而在槽底区和两桨间区局部气含率相对较低;搅拌槽内气体停留时间分布具有单峰和拖尾现象,并受流型、气泡尺寸和操作条件等影响;提高搅拌转速或减小通气量有利于气体在槽内返混和分散．     

强化堆料径向流动好氧堆肥反应器设计及性能

堆肥过程中物料存在混合不均、曝气不充分及发酵不彻底等问题,制约了有机物料有效生物转化。为此,研制了一种新型桨式曝气搅拌堆肥反应器。装置内的上、中、下层内设6个附有桨叶的搅拌桨,每个桨叶表面安置径向拨片,可有效增加堆肥物料的径向流动,从而使物料与空气充分接触。以牛粪、秸秆、麦麸与沼液为原料进行批式好氧堆肥试验,结果表明:该堆肥反应器可有效实现搅拌、曝气通风同步进行功能;罐体内堆料各层维持50℃以上天数分别达到6.8、5.6、3.9天;各层物料种子发芽指数(GI)均值达到91.03%,可有效地实现混合物料堆肥无害化目标。     

叶片出口安放角对单叶片泵性能的影响

为改善单叶片泵的性能,采用数值模拟与外特性试验相结合的方法分析了叶片出口安放角对泵性能的影响.基于SIMPLEC算法和RNG k-ε湍流模型,通过ANSYS CFX软件求解三维N-S方程,对叶片出口安放角分别为10°,14°,18°,22°和26°的单叶片泵内部流场进行了数值分析,得到了泵的速度场、压力场,并获得了泵外特性及所受径向力,数值计算所得扬程与试验结果具有较好的一致性.结果表明单叶片泵扬程、功率、效率均随叶片出口安放角增大而提高,但叶片出口安放角增大到18°以后,由于叶轮内流动滑移加剧,变化不再显著;不同叶片出口安放角单叶片泵内流场整体分布相似,但叶片压力面前端脱流区随叶片出口安放角的增加而增大,压力面的相对速度随叶片出口安放角的增加而减小,隔舌处的流动随叶片出口安放角的增加而变得顺畅;叶轮及蜗壳所受径向力随叶片出口安放角的增加而增大,叶轮所受径向力在设计点工况附近最小,而蜗壳所受径向力随流量增加而减小.     

用CFD模拟分析单层、双层搅拌桨叶对搅拌效果的影响

搅拌器被广泛应用于许多工业工程中,文章应用商业计算流体软件Fluent对搅拌槽内的混合过程进行三维数值模拟,采用多重参考系法(MRF)及标准模型。通过对搅拌流场、固液浓度比以及功率因数等方面的分析,来判断安装单层、双层搅拌桨叶对搅拌混合的影响。     

双层桨叶硫酸铜搅拌器的桨叶安装参数优化

硫酸铜在农业生产中有着非常重要的作用,在硫酸铜结晶设备中桨叶的安装位置是影响搅拌器性能的重要指标之一。通过对搅拌器桨叶安装位置的研究提高硫酸铜的结晶效率。实际生产中用到的硫酸铜搅拌器多为双层桨叶,对于双层搅拌器,安装位置主要包括上下层桨叶之间距离和下层桨叶距搅拌槽底部的距离。通过数值模拟仿真技术对几组不同安装位置的搅拌器进行仿真研究,从而得到最佳的安装位置结构参数。     

单双层涡轮式搅拌器的流场分析与对比

利用计算流体力学对单、双层涡轮式搅拌器在搅拌釜内产生的流场进行研究,并通过PIV验证模拟所选用的MRF模型符合实际。结果表明:选用单层涡轮式搅拌器时流体流动范围较窄;选用双层涡轮式搅拌器时流体流动范围较广。单层涡轮式搅拌器可提高转速以获得与双层涡轮式搅拌器近似的搅拌范围,但功耗较大,且搅拌效果较双层的差。单层涡轮式搅拌器的漩涡位置与涡径及转速无关,搅拌范围随转速的增大而增大;双层涡轮式搅拌器的涡心位置随转速增大而上移,且涡径随转速的增大而增大。双桨桨间距对流场的干涉作用明显,间距大或小均会导致漩涡发散,涡心不明显,流体流动范围变窄。     

桨式搅拌器结构参数优化试验

桨式搅拌器因其结构简单、性能稳定,一直被广泛应用于厌氧发酵领域,对于搅拌桨的结构参数却少有研究。为此,以搅拌轴旋转速度、桨叶直径、桨叶倾角作为影响因素,以搅拌所需净功率与搅拌强度(以完全搅拌所需时间长短,反映搅拌强度大小)为考察指标,采用3因素3水平正交试验确定桨式搅拌器结构优化参数。结果表明:当最优组合在搅拌轴旋转速度为150r/min、桨叶直径为135mm、桨叶倾角为60°时,得到的搅拌所需功率2.6W、搅拌时间为5s。     

好氧堆肥反应器系统在废弃物处理中的应用

好氧堆肥技术能有效地处理固体废弃物．实现秸秆、畜禽粪便等农业废弃物无害化、减量化和资源化。近年来，堆肥技术越来越受到重视，相应的堆肥设备发展迅速。为此．根据通风方式、有无搅拌和外形特点．分类介绍了多种在实际生产中应用广泛的商业化好氧堆肥反应器系统，并着重讨述了各类反应器系统的构造和原理。     

好氧堆肥反应器试验系统设计与性能试验

针对现有好氧堆肥反应器试验系统体积小、实时监测和反馈控制功能单一等问题,在已有研究基础上设计了一种好氧堆肥反应器试验系统。根据静力学及热力学原理,对反应器试验系统关键功能单元进行了优化设计,开发了适用于该好氧堆肥反应器的自动控制系统,并对其进行了好氧堆肥性能测试试验。反应器体积为100 L,并具有实时监测不同梯度温、氧数据的功能,其反馈控制系统含有3套反馈控制方案。试验结果表明:好氧堆肥反应器试验系统内堆体上、中、下层温度高于50℃的时间分别为8.1 d、7.2 d和4.8 d;堆体各层最终pH值均小于8,种子发芽指数均大于85%,堆肥试验效果良好。     

密闭式防堵塞双轴翻堆智能化好氧堆肥装置的研究与设计

一种密闭式防堵塞双轴翻堆智能化好氧堆肥装置,属于肥料制备技术领域,该装置包括支撑架还由螺旋输送入料装置、中间传动系统、反应器主题、双轴翻堆搅拌装置、出料装置以及送氧调节装置构成;螺旋输送入料装置连接固定在反应器主体的一侧,双轴翻堆搅拌装置设置在反应器主体的内部,中间传动系统固定设置在反应器主体的顶端,双轴翻堆搅拌装置由中间传动系统控制相连,出料装置设置在反应器主体的底端,出料装置上设置,有电磁震动装置;送氧调节装置在反应器主体底部的一侧,反应器主体的顶部还设有排气阀。装置解决了内部物料板结化严重、出料易堵塞等问题,提高了堆肥反应速率,降低了生产成本。     

加压微孔曝气反应器内气含率的实验研究

本文对内径0．3m、高1m的加压微孔曝气反应器内的气含率进行了系统的研究,得出了曝气通量、表面张力、粘度和系统压力对气含率的影响特性。得出在实验范围内,反应器内的气含率随曝气通量、操作压力的增大而增大,随表面张力、粘度的增大而减小,根据质量守恒定理和气泡聚并的能量理论作出了定性的解释,同时根据试验数据得出了气含率的实验关联式。     

鸡蛋壳膜机械搅拌分离影响因素研究

基于Fluent研究了机械搅拌分离鸡蛋壳膜在不同搅拌转速、颗粒粒径和料液比下对颗粒悬浮状态、固含率分布、固相速度和搅拌功率等流场特性的影响。仿真结果表明:增大搅拌转速,有利于减小容器底部颗粒堆积,且利于颗粒悬浮,但功耗明显增大;增大颗粒粒径可减小底部中央区域的颗粒堆积,颗粒逐渐向四周扩散,但颗粒的悬浮高度会降低;增大料液比易在底部产生颗粒堆积。根据仿真结果进行了蛋壳膜分离试验,以搅拌转速、搅拌时间、料液比、分离液温度为影响因素,膜回收率和搅拌功率为评价指标进行二次正交旋转组合试验,得出最优因素参数组合。试验表明提高搅拌转速和搅拌时间可明显增大蛋膜回收率,当搅拌时间为18.57 min、搅拌转速为337.68 r/min、料液比为0.07 g/m L、温度为20.0℃时,膜回收率达到88.58%,功耗低,分离效果较好。     

新型好氧堆肥装置的设计

近年来,人们对畜禽产品的需求量不断增加,一方面我国的畜禽产业得到了长足发展,另一方面畜禽粪便带来的污染随之产生。文中设计了一种新型好氧堆肥装置,由温度数据处理模块、曝气渗透模块、数据处理模块和数据显/存模块组成,堆体内部温度分布不均匀,传感器分布在以桨叶为中心的的堆体内部,能达到精确测量,减小误差,提高堆肥效率,同时曝气部分有效增大曝气面积,通过桨叶的搅拌,不断更新堆体表面,促使空气在界面向液相转移;对堆肥过程实时监控,实现数据可视化观测。     

若干因素对导叶式混流泵水力性能的影响

为提高导叶式混流泵的水力性能,开展了叶顶间隙、叶轮叶片数、叶轮叶片安放角和叶轮叶片厚度对导叶式混流泵水力性能影响的研究.运用CFD软件Ansys CFX 12.0,基于剪切应力输运(SST)湍流模型和SIMPLEC算法,采用分块结构化网格技术,对导叶式混流泵内流场进行了数值模拟.计算结果表明:导叶式混流泵的扬程、功率和效率都随叶顶间隙的增大而降低;扬程和功率随叶轮叶片数的增加而增大的幅值渐小,叶轮叶片数过多或过少对导叶式混流泵效率都不利;不同叶片安放角时扬程、功率的差别随流量增大而逐渐增大,通过叶片安放角的调整可实现泵最高效率点的偏移并改变高效区的范围;泵最高效率点随叶片厚度减薄而向大流量偏移,且最高效率有所提高.在满足制造工艺与安装要求的前提下,对影响导叶式混流泵水力性能的各因素进行优化选择可提高导叶式混流泵的水力性能.     

机械搅拌分离鸡蛋壳膜影响因素研究

基于Fluent研究了在不同搅拌转速、颗粒粒径和料液比下对颗粒悬浮状态、固含率分布、固相速度和搅拌功率等流场特性的影响。仿真结果表明:增大搅拌转速,有利于减小容器底部颗粒堆积,且利于颗粒悬浮,但功耗明显增大;增大颗粒粒径可减小底部中央区域的颗粒堆积,颗粒逐渐向四周扩散,但颗粒的悬浮高度会降低;增大料液比易在底部产生颗粒堆积。根据仿真结果进行了蛋壳膜分离试验研究,以搅拌转速、搅拌时间、料液比、分离液温度为影响因素,膜回收率和搅拌功率为评价指标进行二次正交旋转组合试验,得出最优因素参数组合。试验表明提高搅拌转速和搅拌时间可明显增大蛋膜回收率,当搅拌时间为18.57 min,搅拌转速为337.68 r/min,料液比为0.07 g/mL,温度为20.0℃,膜回收率达到88.58%,功耗低,分离效果较好。     

试验室好氧堆肥反应器系统性能试验

为探讨试验室自制强制通风好氧堆肥系统的保温性能和通风性能及其对好氧堆肥过程的作用效果,进行了不同初始质量和初始温度的热水保温试验,测定了系统保温性能参数以及不同流量下的通风性能,最后进行鲜猪粪麦秸混合好氧堆肥平行试验.结果显示:各反应器保温箱的保温性能没有显著性差异,保温性能参数UA值的标准差为0.02,最大相对标准偏差为4.93%;各反应器间通风系统性能差异不显著,当流量计设定流量分别为0.2、0.5、1.0、1.5和2.0 L/min时,各反应器通风管出口处的流速在同一设定流量下基本相等;好氧堆肥试验过程堆体温度经历了快速升温、保持一段时间的高温和温度缓慢下降3个阶段,各反应器堆体温度超过50℃的时间分别为5.3天、6.0天、5.1天和6.8天,符合国家标准;可挥发性固体降解率依次为18.1%、13.3%、15.8%和15.2%.     

新型太阳能堆肥反应装置设计

结合新疆丰富的太阳能资源,设计一种新型、高效、节能的堆肥反应器,主要内容包括以太阳能电池板作为原动力来源、设计消除冬季气温影响的辐射热源集热器,设计推动物料的对旋搅拌结构,装有无线温度传感调控单元。以牛粪为堆肥原料,试验研究在该装置内对牛粪堆肥过程性能的影响,并与普通堆肥进行对比。结果表明:堆肥处理初始升温速率较快,在升温和高温阶段翻堆后,再次升温趋势明显大于普通堆肥且堆肥过程堆体空间各层温差总体小于普通堆肥。     

多参数优化设计对喷水推进组合体水力性能的影响

通过调整轴支架的叶片数、轴支架叶片出口安放角、轴支架与叶轮间距、叶顶间隙等参数对喷水推进组合体的性能进行优化设计,利用CFD对某型喷水推进组合体的流场进行数值模拟,分析不同几何结构参数对喷水推进泵性能的影响。结果表明:随着轴支架叶片数的增大,扬程、效率、功率曲线整体都呈下降趋势;当轴支架叶片数与叶轮相等时,扬程与功率曲线骤降;当轴支架叶片出口安放角为(-25°, 25°)时,随着出口安放角增大,扬程曲线与效率曲线呈线性上升的趋势;随着喇叭管外径长度增大,入口面积变化减小,扬程与效率曲线逐渐下降后趋于平缓,随后又略有上升,功率的变化整体上呈下降趋势;随着轴支架与叶轮间距的增大,扬程曲线逐渐上升后趋于平缓,功率变化规律和扬程变化规律一致,效率曲线先上升后下降;随着叶顶间隙增大,叶轮做功效率下降,扬程、效率及功率曲线都呈下降趋势。该研究结果可提高喷水推进组合体的水动力性能,对促进喷水推进技术的发展具有较大的应用价值,为喷水推进组合体的优化设计提供了一定依据。     

混流泵叶片安放角对内涡结构及叶轮-导叶适应性的影响

转叶式混流泵的叶片安放角可以调节,当工况发生改变、叶片安放角调节后,叶轮-导叶的适应性将随之变化,进而影响到混流泵的水力性能.以一叶片安放角可取-4°,0°和4°的转叶式混流泵为研究对象,从涡结构的角度出发,探究叶片安放角改变对叶轮-导叶适应性的影响规律.研究结果表明:随着叶片安放角的增大,叶轮内部涡结构的大小在逐渐增...     

叶片安放角对微型轴流式水轮机性能的影响

为探究叶片安放角对微型轴流式水轮机水力性能的影响,以一比转数为548的微型轴流式水轮机为研究对象,在不改变其他几何参数的前提下,仅偏置转轮叶片各翼型剖面,得到7个不同叶片安放角的转轮;在试验验证的基础上,通过全流场数值计算,分析了改变叶片安放角对微型轴流式水轮机水力性能的影响.结果表明：随着叶片安放角的减小,在相同流量下水轮机的水头与出力均增大,高效率区域向小流量区域偏移,水轮机可高效运转的范围有一定程度的增大;随着叶片安放角的增大,水轮机的水头与出力减小,高效率区域向大流量区域偏移.适当减小叶片安放角的水轮机能在较大水头(流量)变化范围内维持较好的性能.其中,安放角为-4°的水轮机最高效率达到82.13%,高效率区的范围最大.该研究可为微型轴流式水轮机转轮的设计提供一定参考.