基于HFSS-Fluent的微波预处理污泥反应器模拟研究

发布时间：2024-12-31 22:46

　　随着用水量的不断增加,市政污水处理效率的提高,导致污泥产量逐年增高。剩余污泥中重金属含量高、难降解有机物多,不利于剩余污泥后期的厌氧消化。对污泥进行预处理可以提升污泥的厌氧消化效率,微波辐照法就是一种有效的预处理手段。由于课题组前期的研究成果显示:改性活性炭纤维联合微波处理法可有效提高污泥后期的厌氧消化效果。以此为理论基础,进行微波预处理污泥反应器的模拟研究。本文对污泥微波预处理反应器进行了基本的设计,确定了污泥预处理装反应器的形状、微波发生装置位置和数量、尺寸、污泥处理量,通过HFSS和FLUENT建立电磁—流体—热耦合仿真模型,分别对不同结构和尺寸的反应器腔体进行了模拟研究,进行对比分析,选出最合适的微波污泥管式反应器。对于圆柱腔反应器,半径为50mm、60mm、70mm、90mm、100mm、120mm、130mm、160mm、180mm、190mm、200mm的腔内微波辐射强度沿由反应器管壁向中心衰减,辐射能量主要集中在距管壁表面30mm至60mm区域内;半径为80mm、110mm、140mm、150mm、170mm,腔内微波辐射强度沿由中心向反应器管壁衰减,辐射能量主要集中在管...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
英文摘要
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 污泥微波预处理技术
        1.2.1 微波概述
        1.2.2 污泥微波预处理技术的理论基础
        1.2.3 污泥微波反应器的研究现状
    1.3 污泥微波反应器的数值模拟研究
    1.4 课题的提出与主要研究内容
        1.4.1 课题的提出
        1.4.2 主要研究内容
    1.5 研究方法与技术路线
    1.6 研究意义
2 污泥微波预处理反应器的设计及分析
    2.1 反应器腔体结构的选择
    2.2 微波发生装置的位置与数量
    2.3 反应器的尺寸设计
    2.4 小结
3 污泥微波反应器电磁仿真模型的建立
    3.1 电磁仿真基本理论与方法
        3.1.1 Ansoft HFSS电磁场分析原理与方法
        3.1.2 污泥微波辐射理论分析
    3.2 微波污泥反应器电磁仿真模型的建立
    3.3 微波场仿真模拟结果及分析
        3.3.1 不同半径圆柱腔反应器的体功率损耗密度场
        3.3.2 圆柱腔反应器的体功率损耗密度场及损耗值分析
        3.3.3 不同内径同轴腔反应器的体功率损耗密度场
        3.3.4 同轴腔反应器的体功率损耗密度场及损耗值分析
    3.4 小结
4 流体—热耦合仿真模型建立与计算
    4.1 流体动力学基本理论与方法
        4.1.1 计算流体动力学概述
        4.1.2 FLUENT简介
    4.2 流体—热耦合仿真模型建立
    4.3 污泥流场分析
    4.4 流体—热耦合仿真模型结果及分析
        4.4.1 不同半径圆柱腔反应器的污泥微波接收场
        4.4.2 不同内径同轴腔反应器的污泥微波接收场
        4.4.3 圆柱腔和同轴腔反应器污泥微波接收场及盲区占比分析
    4.5 小结
5 反应器的对比与优选
    5.1 微波辐射强度
    5.2 微波辐射均匀性
    5.3 微波辐射盲区占比
    5.4 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献



本文编号：4021649