絮凝搅拌效果的试验及流场模拟研究

发布时间：2017-06-22 15:05

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【摘要】：絮凝设备的水力学特性是影响絮凝反应效果的重要因素。在总结国内外对絮凝池研究的基础上,本研究结合试验和数值模拟探讨了某水厂絮凝池的最佳工艺。首先通过水箱试验确定絮凝搅拌阶段最佳的流场剪切力,然后通过正交烧杯试验改变絮凝阶段的搅拌转速、时间等,以确定搅拌的最佳工况,最后通过三维数值模拟按照絮凝搅拌池的原型尺寸,改变桨叶的直径大小及高度位置的搅拌模拟,在分析流场的速度、紊动动能及剪切力分布的基础上,得出最佳工况。水箱试验得出絮凝搅拌效果最优的流场剪切力为10.92 Pa。烧杯实验的得到的最佳工况为:慢搅拌转速为80 rpm、搅拌桨叶直径45 mm、搅拌桨叶入水高度30 mm。结合试验研究通过数值模拟某水厂的絮凝池得出絮凝搅拌效果的最佳工况为:搅拌桨叶转速80 rpm、搅拌桨叶直径1000 mm,搅拌桨叶数量4个搅拌桨叶入水高度0.8 m。本研究的工作方法及结论对于其他水厂的絮凝池的设计及运行工艺也有一定的参考作用。
【关键词】：絮凝 絮凝动力学 试验 数值模拟
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU991.2
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 研究的意义与目的12-13
• 1.4 主要研究内容13
• 1.5 小结13-14
• 第二章 絮凝动力学的理论基础14-23
• 2.1 絮凝颗粒碰撞动力学理论14-17
• 2.1.1 异向絮凝颗粒碰撞动力学15
• 2.1.2 同向絮凝颗粒碰撞动力学15-16
• 2.1.3 差速沉降絮凝颗粒碰撞动力学16-17
• 2.2 基于涡漩絮凝的理论17-21
• 2.2.1 局部各向同性湍流理论17-18
• 2.2.2 湍流扩散理论18
• 2.2.3 亚微观传质理论18-21
• 2.3 絮凝控制指标21-22
• 2.4 小结22-23
• 第三章 絮凝的试验研究23-38
• 3.1 剪切力及比尺的计算23-25
• 3.2 试验设备及药剂25-27
• 3.2.1 试验设备25-26
• 3.2.2 试验药剂26-27
• 3.3 水箱试验27-30
• 3.3.1 试验工况27
• 3.3.2 试验过程及结果27-30
• 3.4 烧杯试验30-36
• 3.4.1 试验工况30-31
• 3.4.2 试验结果分析与讨论31-36
• 3.5 小结36-38
• 第四章 絮凝搅拌池模拟的模型方程38-43
• 4.1 基本方程及模型38-42
• 4.1.1 质量守恒方程38-39
• 4.1.2 动量方程39
• 4.1.3 湍流模型39-42
• 4.2 求解过程42
• 4.3 本章小结42-43
• 第五章 絮凝搅拌池内的流场模拟43-68
• 5.1 絮凝搅拌池内的流场数值计算43-45
• 5.1.1 搅拌区域的划分43
• 5.1.2 离散方法43-44
• 5.1.3 网格划分44
• 5.1.4 初始条件及边界条件44-45
• 5.2 絮凝搅拌池的速度分布45-48
• 5.2.1 流场45-47
• 5.2.2 紊动动能k47-48
• 5.3 搅拌桨叶几何参数对搅拌流场的影响48-66
• 5.3.1 慢速搅拌转速对絮凝流场的影响49-53
• 5.3.2 搅拌桨叶大小对絮凝搅拌流场的影响53-57
• 5.3.3 搅拌桨叶数量对搅拌流场的影响57-60
• 5.3.4 搅拌桨叶离底距离对流场的影响60-66
• 5.4 小结66-68
• 第六章 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73

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本文编号：472166