压载水处理工艺中驱氧技术的停留分析
发布时间：2021-03-17 18:32
驱氧法处理船舶压载水,在压载舱的进水时加入超量氮气来驱除水中的氧,通过舱顶阀门作用,使水中氧气离开舱内水体:一部分通过气阀顶出水舱,一部分依然保持与剩余空间的空气混合。在没有达到整个舱充满压载水的情况下,24 h内,水舱中持续有氧被氮气驱出,此阶段P/V阀持续向外有气体溢出,这一过程在24h内逐步停止,而后水舱中仍保持正压,而水面以上空余部分保持有氮气和氧气;在相对静止情况下,这些氮气和氧气都无法再回到水中,因为水中水分子间的间隙被氮气填充,这一平衡状态在没有搅动、对流等剧烈的运动下将不会改变。
【文章来源】：机电设备. 2020,37(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
数模计算算可以看出氧气气和氮气从水中中溢出
过浓氧气不够时，会使人窒息，因此对氮气进行操作时须注意浓度安全。2充氮方法充氮方法是水中充氮，与水面充氮气相比，在水中充氮更为有效。本文设计了试验系统，用玻璃管进行观察，如果没有背压，氮气则呈气泡状；如果在顶部添加背压，氮气就会“溶解”于水[4]。没有传感器能测定氮在水中的存在，则利用测定水中含氧量DO的方法来推算氮气的可能存在的量。通过数学模型计算可知，氮气会在不长于5倍管径的长度内溶解。经实际试验观察，证明与数学模型计算结果相仿，见其中一例。如图3和图4所示。图3氮气在水中溶解的数学模型图4氮气驱除舱内氧气过程数学模型3模型的选择与简化氮气和水为紊流流动，氮气的水溶液亦为紊流流动，所以应采用紊流模型进行数值建模。目前，紊流数值模拟方法在实际工程中应用最为广泛的是Reynolds平均法（Reynolds-AveragedNavier-Stokes，RANS）。在实际工程中，人们更为关注的是由紊流造成的平均流场变化，而不是瞬时脉动量。Reynolds平均法的核心就是求解时均化的动量方程，而不是求解某一瞬间的动量方程。Reynolds平均法中应用较多的是标准k-ε方程模型。在Fluent中，标准k-ε模型自从被LaunderandSpalding提出之后，其适用范围广、经济、合理的精度使其成为工程流场计算中主要的工具。本文即采用标准k-ε模型进行紊流建模。标准k-ε模型的连续方程，动量方程、能量方程形式如下()0iiux（1）2ffeff()()iieiiijjiupuxxxuxx（2）effheffeffrare()2()
50cademicResearch技术交流AvDReV（5）式中：v为管内流速，m/s；D为管内径，m；V为水的运动粘度，1.034×106m2/s。Re＝456480时，Re＞4000，流速相对稳定，属于紊流。计算水分别流入2000m3模拟船舱的状况，分别模拟计算水位在30%、50%、80%、100%时的水流情况。如图6～图9所示。图6水位30%水流气流数学模型图7水位50%水流气流数学模型图8水位80%水流气流数学模型图9水位100%水流气流数学模型由图6～图9可知，水的纹流线基本相同，气体扩散也基本相象。因为压载水处理考虑的是压载水中生物情况，在考虑进水灭活生物的同时要考虑船舶航行时，压载水在压载舱的停留，这个时间有长有短，在压载水处理中被称为停留时间（HoldingTime），系统要保证短时间处理效果也要保证长时间停留在压载舱的压载水中的生物不会再生长。因此，此次计算继续研究压载水在驱氧处理过后进入压载舱以后的状况。本文分别计算了压载水进入压载舱30%、50%、80%、100%时的水气情况和0h～24h及24h～96h的情况，部分数据来源于实际试验。以下是3次试验水体氧溶量的变化结果，分别有一个溶氧仪在2个不同水舱的水里，试验舱是驱除过氧气的水，氧含量在24h左右降到最低并持续保持。如图10～图12所示。图10实验监测水中氧含量报告，实验3次数据变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮气氧气在溶气水中的溶解过程研究[J]. 韩健. 西安文理学院学报(自然科学版). 2017(04)
[2]压载水管理系统中的去氧化法机理研究[J]. 黄国卫,张定海,张百祁. 江苏船舶. 2015(03)
本文编号：3087525
【文章来源】：机电设备. 2020,37(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
数模计算算可以看出氧气气和氮气从水中中溢出
过浓氧气不够时，会使人窒息，因此对氮气进行操作时须注意浓度安全。2充氮方法充氮方法是水中充氮，与水面充氮气相比，在水中充氮更为有效。本文设计了试验系统，用玻璃管进行观察，如果没有背压，氮气则呈气泡状；如果在顶部添加背压，氮气就会“溶解”于水[4]。没有传感器能测定氮在水中的存在，则利用测定水中含氧量DO的方法来推算氮气的可能存在的量。通过数学模型计算可知，氮气会在不长于5倍管径的长度内溶解。经实际试验观察，证明与数学模型计算结果相仿，见其中一例。如图3和图4所示。图3氮气在水中溶解的数学模型图4氮气驱除舱内氧气过程数学模型3模型的选择与简化氮气和水为紊流流动，氮气的水溶液亦为紊流流动，所以应采用紊流模型进行数值建模。目前，紊流数值模拟方法在实际工程中应用最为广泛的是Reynolds平均法（Reynolds-AveragedNavier-Stokes，RANS）。在实际工程中，人们更为关注的是由紊流造成的平均流场变化，而不是瞬时脉动量。Reynolds平均法的核心就是求解时均化的动量方程，而不是求解某一瞬间的动量方程。Reynolds平均法中应用较多的是标准k-ε方程模型。在Fluent中，标准k-ε模型自从被LaunderandSpalding提出之后，其适用范围广、经济、合理的精度使其成为工程流场计算中主要的工具。本文即采用标准k-ε模型进行紊流建模。标准k-ε模型的连续方程，动量方程、能量方程形式如下()0iiux（1）2ffeff()()iieiiijjiupuxxxuxx（2）effheffeffrare()2()
50cademicResearch技术交流AvDReV（5）式中：v为管内流速，m/s；D为管内径，m；V为水的运动粘度，1.034×106m2/s。Re＝456480时，Re＞4000，流速相对稳定，属于紊流。计算水分别流入2000m3模拟船舱的状况，分别模拟计算水位在30%、50%、80%、100%时的水流情况。如图6～图9所示。图6水位30%水流气流数学模型图7水位50%水流气流数学模型图8水位80%水流气流数学模型图9水位100%水流气流数学模型由图6～图9可知，水的纹流线基本相同，气体扩散也基本相象。因为压载水处理考虑的是压载水中生物情况，在考虑进水灭活生物的同时要考虑船舶航行时，压载水在压载舱的停留，这个时间有长有短，在压载水处理中被称为停留时间（HoldingTime），系统要保证短时间处理效果也要保证长时间停留在压载舱的压载水中的生物不会再生长。因此，此次计算继续研究压载水在驱氧处理过后进入压载舱以后的状况。本文分别计算了压载水进入压载舱30%、50%、80%、100%时的水气情况和0h～24h及24h～96h的情况，部分数据来源于实际试验。以下是3次试验水体氧溶量的变化结果，分别有一个溶氧仪在2个不同水舱的水里，试验舱是驱除过氧气的水，氧含量在24h左右降到最低并持续保持。如图10～图12所示。图10实验监测水中氧含量报告，实验3次数据变化
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮气氧气在溶气水中的溶解过程研究[J]. 韩健. 西安文理学院学报(自然科学版). 2017(04)
[2]压载水管理系统中的去氧化法机理研究[J]. 黄国卫,张定海,张百祁. 江苏船舶. 2015(03)
本文编号：3087525
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