回流缝宽度对三相分离器分离效果影响的模拟

为探索厌氧反应器中三相分离器污泥回流缝对分离器内流场及气、液、固三相分离性能的影响,以Eulerian多相流模型为理论框架,利用计算流体动力学(CFD)技术对厌氧反应器及三相分离器中的气、液、固三相三维流场以及分离效率进行了模拟分析,模拟中采用工程上常用的80、95、110、125、140 mm回流缝宽度。模拟结果表明:三相分离器内部的三相流速大大高于反应器的设计上升流速,其中固相平均流速相对较高;三相分离器内部液相流场以环流为主;污泥回流缝宽度对气、液流动相影响小,对固相影响则相对较大;三相分离器对固相的分离效率较高,混合液经过一层挡板的固相分离率均大于87%,而气相的分离率最低在60%;污泥回流缝宽度越宽、各单层的气、固相分离效率下降,通过三相分离器最上层沉淀区域的补充,混合液中的固相基本上能达到完全分离,而气相在回流缝宽度为95 mm左右时分离效率最高。     

气升式内环流生物膜反应器设计与试验

针对工业废气净化效率低、使用范围小以及为其排放难以满足现代绿色环保需求的问题,设计了一种三相气升式反应器,该反应器外部采用多导流筒低高径比,其内部采用圆升气管的方形内循环式,并通过该装置模拟试验,经分析得出曝气量在400~500 mL/min时底物的去除率最佳。     

旋流导叶式生物质热解反应器内气固两相涡旋流动特性

针对生物质现有热解反应器存在的传热效果差、产物与催化剂不能及时分离导致产率降低等问题,采用计算流体力学方法与脉冲示踪实验测量法对旋流导叶式反应器内的固相体积分数梯度分布、停留时间分布等进行了研究。结果表明气固两相在新型反应器不同区域不同强度涡旋流场内哥氏力、离心力的作用下达到了较好的混合接触和分离效果,为实现反应器内的反应分离一体化过程提供了前提。研究发现,当催化剂粒径为10μm、剂气比为10. 5时,反应器达到最佳混合与分离效果。催化剂颗粒停留时间分布曲线呈平滑的单峰分布,拖尾较小,平均停留时间为1. 055～1. 235 s,催化剂颗粒流动接近平推流。     

UASB反应器三相分离器的设计方法

气固液三相分离器是UASB反应器的重要构成部分。本文提出了一整套三相分离器的设计方法,提供了一些设计参数,并且介绍了三相分离器的设计实例。     

旋流反应器气液相界面积的化学吸收法测定技术

从Danckwerts拟一级反应和传质理论出发,采用气液一次通过的流程,用化学吸收的方法对旋流反应器的气液相界面积进行了测定.试验结果表明:气液相界面积随着喷淋密度和动能因子的增大而增大,并得到了旋流反应器比相界面积的关联式;旋流反应器与螺旋型旋转吸收器及旋流塔板吸收器相比,不仅结构简单,安装方便,而且具有更高的比相界面积.     

圆中环沉沙排沙过滤池沉沙冲沙特性试验研究

介绍一种新型水沙分离装置圆中环沉沙排沙过滤池的初步研究成果。圆中环沉沙排沙过滤池是一种新型的低耗水率、处理泥沙范围广泛的水沙分离装置。通过物理模型试验,模拟了在流量1m3/s,输沙率1.43g/s工况下的运行效果。实验结果表明,装置运行约43小时达到必须泄空排沙的极限状态,冲沙耗水率约为1.9%;冲沙道平均流速为0.51-2.75m/s,池内永久淤积沙质量约占总沉积质量的2%。同时分析了影响冲沙效率的主要因素,为装置的推广应用提供了理论依据和经验。     

锤片式饲料粉碎机分离装置设计与试验

为了研究锤片式饲料粉碎机分离装置应具有的合理形状,通过计算物料沿外管壁运动时摩擦力所做的功,得到摩擦力做功最小时外管壁的曲线形状,并根据该形状制作了分离装置。利用ANSYS Workbench软件中的Fluent模块对改进前后分离装置内物料的运动规律进行气-固两相流模拟,比较2种分离装置内的玉米颗粒浓度及玉米颗粒速度分布情况。对2种分离装置的物料输送效果进行了实际粉碎试验,利用高速摄像技术对比2种分离装置内的玉米颗粒分布情况;在不同转速和喂料量的情况下比较2种分离装置对物料的运输分离效果。软件模拟和试验结果均表明:当转速在1 500~3 500 r/min间变化时,新分离装置比原分离装置出料量高0.18~0.3 kg/s。当转速一定时,喂料量越接近理论设计料量,新分离装置的出料量越高于原分离装置。当转速为2 500 r/min,喂料量为5kg时,二者出料量相差约0.01 kg/s。     

涡轮反应器气固两相流动反应CFD模型数值模拟

根据涡轮反应器气-固两相流动反应模型,对涡轮反应器中流动、传热、传质和反应进行了系统的数值模拟,得到了各种条件下的颗粒轨迹图、温度分布图、密度分布图、涡轮反应器内连续相(气固混合相)的速度矢量图、轴向速度图、径向速度图、切向速度图、湍流强度分布图和气相湿度图。模拟结果表明：涡轮反应器内物料的运动为强湍流-涡旋流运动;内部的温度分布非常有规律,沿着径向和轴向均存在温度梯度;速度分布和转子叶片的安装角度有着较大的关系,而与热油温度无关;在进口处的速度较大,而后慢慢趋于平缓并达到一个稳态。     

内循环厌氧反应器三相分离器性能的研究

三相分离器是厌氧反应器的核心部件,三相分离器研究的重点和难点在于揭示气液固三相分离过程.文章通过建立冷模实验系统探究了三相分离器气体分离收集的过程,并考察了曝气量、进水量对气相带水量、气相带水能力、颗粒流失等三相分离器性能的影响.研究结果表明:气相在三角堰内完成分离收集然后汇聚到集气室内,最后夹带一定量的液体由提升管排...     

厌氧干发酵反应器中物料流动的数值模拟

当干发酵物料TS5%时,物料符合非牛顿流体特性。运用CFD的方法,对物料在厌氧干发酵反应器中的流动进行数值模拟,得到了物料在反应器中的速度场。保证反应器顶部压力3000 Pa和物料在反应器中的流动周期3天的初始条件,对TS 5.4%,TS 9.1%,TS 12.1%,TS 20%这几种物料在反应器中流动的模拟结果进行对比。保持反应器的高度以及流动边界条件不变,通过改变反应器原始模型的高径比,分析TS20%的干发酵物料在这几种反应器中的流动特性。分析结果表明:在贴近反应器壁面处,物料的流速极低,甚至出现了流动停滞,随着物料TS含量增加,反应器内部物料的平均流速降低,混合效果减弱。随着反应器高径比的增加,反应器的有效体积增大,物料在反应器中的平均流速降低,混合效果减弱。该项研究能够使我们获得发酵设备运行时物料在反应器中的速度场,以及观测出随着物料TS含量和反应器高径比的改变,物料流动状态的改变,可为实际工程中反应器的优化设计和运行效率的提高提供参考依据,对实际工程项目具有一定的指导意义。     

分步式三相分离器的结构与设计

三相分离器是UASB反应器中的关键组成部分.本文比较了几种常见的三相分离器的结构形式与优缺点,基于三相分离器的作用原理,设计了分步式三相分离器.该分离器中,气体进入沉降区前充分释放,混合液进入分离区不会干扰污泥回流,沉降区表面负荷较低,具有良好的分离效果.     

沼液回流提升推流式厌氧反应器运行效果研究

为了研究沼液回流对推流式厌氧反应器(PFR)厌氧消化效率的影响,文章采用有效容积为36 L的PFR,以牛粪为底物,进料浓度TS为7～10%,发酵温度38℃±1℃,水力停留时(HRT)为20 d条件下连续运行100 d。结果发现:50%的沼液回流能够提升反应器产气效率,在沼液回流运行期,日产气量最高达到57.92 L·d^-1,容积产气率为1.58 L·L^-1d^-1,甲烷含量为68.9%。平均挥发性有机物产气率为433.03 L·kg^-1 VS (干物质产气率为366.99 L·kg^-1 TS),相比于未回流沼液运行期提升42.46%,底物转化效率提高了17.84%。通过对沼液回流运行期的微生物群落组成分析可以看出,细菌主要以Firmicutes和Bacteroidetes具有降解纤维类及大分子的水解酸化菌为主。古菌则以Methanothrix和Methanospirillum为绝对的优势产甲烷菌为主。该研究结果可为以牛粪为原料的大型沼气工程提高整体效率和能量输出提供基础参考数据。     

旋流自吸泵气液两相流数值模拟

采用雷诺时均N-S方程和RNGk-ε湍流模型,使用多相流模型中的混合物模型,通过商用软件FLUENT,对自吸时旋流自吸泵内气液两相流场作了数值模拟.在对蜗壳流道和叶轮流道进行网格划分时,尺寸扭曲率为0.78.根据模拟结果,将泵内两相流场的静压分布,与单液相时的静压分布作了对比,并比较了叶轮内气相与液相相对速度的分布情况.另外,对含气率的分布情况作了分析.结果表明,自吸时气液两相状态下的静压稍小于单液相状态下的静压;泵内的主要流动是液相通过相间作用夹带气相的流动,液相速度略大于气相速度;靠近泵出口的两个叶道内,有气相的积聚,含气率较高.     

基于气力提升技术的河道泥沙输送试验研究

为了验证气力提升技术在河道清淤过程中的应用效果,依据70%浸没深度的普遍工况,搭建了采用气力提升技术的泥沙输送试验平台.在0~4.5 m/s的进气速度下,开展了泥沙提升效率试验,探究了最佳提升效率所对应的进气速度.同时基于Matlab图像处理功能,着重对0.6与1.0 m/s进气速度下的流型进行分析,得到了最佳提升效率附近对应流型的固体颗粒运动特性.研究结果表明,管内流型以及颗粒的运动特性直接受进气速度的影响.在浸没深度一定的情况下,河沙提升效率由进气速度所决定.通过研究不同进气速度下的流型,进而探究不同流型的形成原因,得知当进气速度达到1.0 m/s时,气相被充分离散成均匀细泡,气体与液固两相发生了强烈的动量交换,气体携带的绝大部分动能转移到了固液两相,该进气速度下的提升效率最高,此时的流型亦为气力提升最佳流型.通过测量得到清淤效率与进气速度的关系,验证了气力提升技术应用于河道清淤的可行性.     

圆盘泵叶轮结构改进及固液两相流的数值模拟

针对混输圆盘泵在输送原油介质时存在的扬程和效率低下的状况,在原有叶轮的基础上进行了结构改进,并采用欧拉多相流模型,标准k-ε湍流方程与SIMPLE算法对改进后的圆盘泵内部固液两相湍流进行了数值模拟,得到泵内流场压力和速度的变化规律,以及不同固相颗粒浓度与泵的扬程、效率和出口质量流量的关系曲线.结果表明:流体在从泵进口到出口的过程中,静压和总压持续上升,最高压力出现在蜗壳螺旋段与扩散段结合处的外壁面处;固相颗粒主要集中在叶片工作面,从而会加剧叶轮叶片的磨损破坏速度;泵的扬程和效率随着固相颗粒浓度的增大而略有增加,通过比较改进前后圆盘泵的扬程曲线发现,改进后的泵的扬程提高明显.     

膨胀颗粒污泥床(EGSB)反应器的研究进展

本主要介绍了厌氧膨胀颗粒污泥床（GESB）反应器的特性及研究进展。EGSB反应器是在USAB反应器的基础上发展起来的第三代厌氧生物反应器,与UASB反应器相比,它增加出水再循环部分,使得反应器内的液体上升流速体上升流速远远高于UASB反应器,污水和微生物之间的接触加强了,正是由于这种独特的技术优势,使得它可以用于多种有机污水的处理,并且获得较高的处理效率,本还展望了EGSB反应器今后的发展前景。     

高有机负荷下UASB及UBF处理垃圾渗滤液效果对比

在（38±2）℃条件下,分别采用UASB和UBF厌氧反应器技术对生活垃圾渗滤液进行处理。结果表明:在厌氧运行过程中,有机负荷提升至15 kg COD（m3·d）,HRT为5 d,UASB厌氧反应器原料产气率为25.4~29.6 m3t,COD去除率高于94%,容积产气率为5.77~6.02 m3m3,CH4含量70%以上,pH值为7.21~8.25;UBF厌氧反应器原料产气率为22.7~25.4 m3t,COD去除率高于90%,容积产气率为4.99~5.60 m3m3,CH4含量66%左右,pH值为7.29~8.01。UASB厌氧反应器处理生活垃圾渗滤液效果优于UBF厌氧反应器。      

气液叉流下受热液膜的热质传递特性

采用VOF两相流模型研究了气液叉流条件下受热液膜热质传递特性,在模型中添加了表面张力源项和气液相间传质源项.为了验证所建立模型的可靠性,采用非接触式红外热成像测温方法,进行了相应的气液叉流试验.对叉流条件下受热液膜热质传递过程进行了试验和模拟计算,结果显示无量纲壁面温度计算结果与试验结果吻合很好.应用所建立的模型,模拟计算并分析了表面张力、固液接触角、液膜流量等因素对液膜流动侧形和热质传递性能的影响,结果表明：在其他参数保持不变的情况下,表面张力从0.014 N／m增大到0.072 N／m的过程中,液膜覆盖面积由82.7％减小到73.2％;固液接触角从30°增大到60°的过程中,液膜覆盖面积由80.6％减小到69.4％;液膜流量越小,液膜厚度越小,越有利于液膜的蒸发;相反,较高的液膜流量会使液膜厚度增大,阻碍了液膜蒸发,从而使外掠过液膜的单位体积空气含湿量减小.     

油气混输泵单向球阀启闭瞬态性能试验研究

为了研究变工况来流环境下各参数变化对单向球阀的启闭迟滞性影响,针对3DP-60/3.0型往复式混输泵单向球阀的启闭瞬态过程及往复运动特征,运用UDF动网格技术计算气液单向阀启闭高度-时间函数,重点分析启闭瞬时2种极限情况下入口流体速度、压力及动能损失.揭示了不同入口流量、开启高度、含气率等工况参数对单向球阀内部压力场、气液两相分布的影响规律,并通过试验数据和模拟结果进行对比,验证数值模拟的可靠性.研究结果表明:无论是在纯液相还是低含气率下,随着入口流量的增加,球阀压降增加,而且增加幅度比较均匀.在含气率分别为80%,60%,40%时,开启高度从2~6 mm过程中入口压差逐步减小,呈现递减分布规律;20%至纯液工况(含气率为0)时,开启高度越低入口压差变化越大,体现球阀界面气液逐步分离产生界面压差也更大.含气率从0增加到0.9,球阀压降的降低幅度非常明显,随着含气率的进一步增加,压降不断减小.     

螺旋离心泵叶轮域流体能量损失研究

以螺旋离心泵为研究对象,采用计算流体力学方法,对叶轮内部流场进行数值计算,分析了叶片工作面和背面轮毂、轮缘处的压强和速度分布。定义Rothalpy值作为能量损失定量评价的指标,对输送介质为清水和固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的固液两相含沙水在螺旋离心泵叶轮域的能量变化进行了分析,得出叶轮不同位置处能量变化规律。结果表明:叶轮螺旋段头部是整个叶轮域能量转换的过渡区域,螺旋段是叶轮域流体介质能量增加的主要区域,螺旋段中部的壁面摩擦损失对螺旋段做功能力有一定影响,液流在离心段能量损失最大;较输送清水,当输送固相体积分数为20%、颗粒粒径为0.076 mm的含沙水时,叶轮做功能力有所提高,在叶轮出口处,两类流体介质的能量趋于均匀。