折流式UV-Fenton反应器的多相数值模拟及结构优化

发布时间：2017-06-23 15:14

  本文关键词：折流式UV-Fenton反应器的多相数值模拟及结构优化，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：折流式UV-Fenton反应器是一种自主研发的高效处理难降解有机废水的通用型内循环芬顿反应器,集成多相UV-Fenton技术,对垃圾渗滤液等高浓度有机废水具有良好的处理效果。但由于该型反应器内部折流式导流结构比较复杂,其结构设计主要依赖于部分实验结果,目前对该型反应器的结构及流体力学性能的研究较少。本文首先采用气液两相数值模拟方法对二套筒折流式JV-Fenton反应器进行研究分析,探明反应器的高径比、内外套筒直径比、环隙比和导流筒脱气高度与内径比等结构参数与流体力学性能参数之间的关系,进而对反应器的结构进行优化。然后,采用气液固三相数值模拟方法对二套筒折流式JV-Fenton反应器(以下简称二套筒反应器)与三套筒折流式UV-Fenton反应器(以下简称三套筒反应器)进行对比研究,分析并总结出三套筒反应器中间套筒的脱气高度与流体力学性能参数之间的关系。气液两相模拟结果表明：较大的高径比能够使升流区液速过渡平稳,增加气相分布范围；合适的内外套筒直径比能够平衡反应器的升流区与降流区流体流量；较大的环隙比能提高反应器底部流化速度,但湍动能及其耗散率则存在合理区间；导流筒脱气高度与内径比对反应器顶部液速分布和升流区气含率影响较大。本文确定的折流式UV-Fenton反应器最佳结构参数是高径比为3.5,内外套筒直径比为0.4,环隙比为3和导流筒脱气高度与内径比为0.5。气液固三相模拟结果表明：设有中间套筒的三套筒反应器,在固相催化剂循环利用率、循环液速和能耗等方面的性能均优于两套筒反应器；另外,具有较小的中间套筒脱气高度的反应器,其分流作用较强,固相回流率和循环液速均较高,有利于改善循环催化反应效率,提高废水处理效果。本文基于CFD技术对折流式UV-Fenton反应器进行了深入研究,探索该型反应器结构参数对流体力学性能参数的影响,为反应器的结构优化和模型放大提供理论依据。与实验室制作不同反应器模型进行结构优化的方法相比,采用CFD技术节省了设计时间和经济成本。
【关键词】：高效环保装备 折流式UV-Fenton反应器 流体力学性能参数 Fluent数值模拟 结构优化
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703.3
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-11
• 第一章 绪论11-24
• 1.1 课题研究背景11-12
• 1.2 UV-Fenton反应器简介12-15
• 1.2.1 UV-Fenton体系的反应机理12-13
• 1.2.2 UV-Fenton反应器的应用现状13-14
• 1.2.3 非均相Fenton体系及负载催化剂14-15
• 1.3 多相内循环反应器的研究进展15-19
• 1.3.1 多相内循环反应器的工作原理15
• 1.3.2 多相内循环流化床反应器的发展及应用现状15-17
• 1.3.3 CFD技术在内循环流化床反应器上的研究现状17-18
• 1.3.4 内循环反应器的流体力学性能参数概述18-19
• 1.4 折流式UV-Fenton反应器概述19-22
• 1.4.1 折流式UV-Fenton反应器工作原理19-21
• 1.4.2 折流式UV-Fenton反应器的设计21-22
• 1.5 本课题的主要研究内容及意义22-24
• 1.5.1 课题研究内容22-23
• 1.5.2 课题研究意义23-24
• 第二章 基于CFD技术的数值分析模型概述及选择24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 基于ANSYS Workbench的CFD数值模拟技术简介24-25
• 2.3 反应器的CFD数值分析模型的确定25-31
• 2.3.1 反应器多相模型的确定25-27
• 2.3.2 反应器湍流模型的确定27-28
• 2.3.3 反应器近壁面函数模型的确定28
• 2.3.4 反应器曳力函数模型的确定28
• 2.3.5 固相最小流化速度的确定28-29
• 2.3.6 模型的网格划分及边界条件的确定29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 反应器气液两相数值模拟及结构优化32-53
• 3.1 引言32-33
• 3.2 折流式UV-Fenton反应器主要结构参数的确定33-35
• 3.2.1 高径比H/D34
• 3.2.2 内外套筒直径比(d/D)34-35
• 3.2.3 环隙比(D-d)/2h_135
• 3.2.4 导流筒脱气高度与内径比h_2/d35
• 3.3 反应器数值分析模型的建立35-37
• 3.3.1 反应器模型网格划分35-36
• 3.3.2 控制方程的选择36-37
• 3.3.3 边界条件及初始化设置37
• 3.4 反应器主要结构参数对流体力学性能参数的影响分析37-52
• 3.4.1 高径比(H/D)对流体力学性能参数的影响38-42
• 3.4.2 内外套筒直径比(d/D)对流体力学性能参数的影响42-46
• 3.4.3 环隙比((D-d)/2h_1)对流体力学性能参数的影响46-49
• 3.4.4 脱气高度与内径比(h_2/d)对流体力学性能参数的影响49-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第四章 反应器气液固三相数值模拟研究53-67
• 4.1 引言53
• 4.2 反应器数值分析模型的建立53-56
• 4.2.1 几何模型及研究对象53-56
• 4.2.2 控制方程的选择56
• 4.2.3 边界条件及初始化设置56
• 4.3 二套筒反应器与三套筒反应器的多相模拟对比研究56-62
• 4.3.1 二套筒反应器的气液固流动过程分析56-60
• 4.3.2 中间套筒的设立对固相回流率的影响60-61
• 4.3.3 中间套筒的设立对其它流体力学性能参数的影响61-62
• 4.3.4 二套筒反应器与三套筒反应器的模拟结果总结62
• 4.4 三套筒反应器中间套筒脱气高度的研究62-66
• 4.4.1 对固相分流的影响62-64
• 4.4.2 对固相回流率的影响64-65
• 4.4.3 对其他流体力学性能参数的影响65
• 4.4.4 不同中间套筒脱气高度的模拟结果总结65-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 总结与展望67-69
• 5.1 总结67-68
• 5.2 展望68-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-76

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈胜兵,何少华,娄金生,谢水波;Fenton试剂的氧化作用机理及其应用[J];环境科学与技术;2004年03期

2 张德莉;黄应平;罗光富;刘德富;马万红;赵进才;;Fenton及Photo-Fenton反应研究进展[J];环境化学;2006年02期

3 范拴喜;江元汝;;Fenton法的研究现状与进展[J];现代化工;2007年S1期

4 蒋进元;李勇;王国威;周岳溪;;Fenton法处理腈纶聚合废水[J];环境科学研究;2010年07期

5 刘红玉;李戎;;Fenton反应及其在印染废水处理中的应用进展[J];印染助剂;2010年09期

6 张天永;史慧贤;卢洲;杨秋生;刘旭;韩聪;;Photo-Fenton和Photo-Fenton-like试剂对萘羟基化反应的影响[J];精细石油化工;2010年02期

7 况柏华;;Fenton试剂处理树脂废水影响因素研究[J];广东化工;2012年10期

8 冯柏林;梁继美;杜婷;王毅;;Fenton法的反应机理及类Fenton法的应用研究[J];广东化工;2012年15期

9 林于廉;田伟;杨志敏;陈玉成;陈庆华;李家杰;;微波-Fenton对沼液中抗生素和激素的高级氧化[J];环境工程学报;2013年01期

10 ;A Novel and Convenient Assay for the Determination of OH Produced by Fenton Reaction[J];Chinese Chemical Letters;1998年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 张媛媛;涂玉婷;熊亚;;Fenton-like Catalytic Activity of Nano-Lamellar Fe_2V_4O_(13) towards Degradation of Organic Pollutants[A];第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集[C];2009年

2 ;Detection of Peptide Damage Induced by Fenton Reaction with Electrochemical Biosensor[A];第十一次中国生物物理学术大会暨第九届全国会员代表大会摘要集[C];2009年

3 周乃磊;王中琪;徐旭东;;采用Fenton/UV技术处理工业切削液废水的试验研究[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集（第一卷）[C];2009年

4 ;Fenton-like and Photo-Fenton-like Performance of FeVO_4[A];第五届全国环境化学大会摘要集[C];2009年

5 班福忱;刘炯天;段海霞;;电-Fenton法在水处理中的研究现状及发展趋势[A];2008中国水处理技术研讨会暨第28届年会论文集[C];2008年

6 罗玮;朱丽华;M.E.Abbas;唐和清;;铁酸铋类Fenton催化剂的制备及其应用[A];持久性有机污染物论坛2010暨第五届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2010年

7 刘鸿;李湘中;王静;玄小立;;电-Fenton反应降解有机污染物的动力学研究[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年

8 王静;刘鸿;曾锋;;电-Fenton降解邻苯二甲酸二甲酯的研究[A];第三届全国环境化学学术大会论文集[C];2005年

9 赵景联;李厚宝;苏慈;;超声辐射Fenton反应连续流方式降解水相酚的研究[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年

10 马家海;赵进才;;Fenton-like反应中蒽醌分子的可见光助催化作用[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 大连太平洋电子有限公司 胡惠菲邋孙敬孝 于长兴 思捷环保科技有限公司 杨光辉;实施PCB清洁生产和循环利用[N];中国电子报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吴彦霖;基于羟基自由基（HO~·）和硫酸根自由基（SO_4~(·-)）的高级氧化技术的研究[D];复旦大学;2014年

2 梁欢;硅藻土基非均相Fenton催化材料的制备及其降解染料废水的研究[D];中国地质大学;2015年

3 丁星;典型环境污染物的光电催化去除及其机理研究[D];华中师范大学;2015年

4 陈永利;非均相UV-Fenton处理氯酚废水的研究[D];广西大学;2015年

5 王勇;类Fenton法氧化废水中邻苯二酚的效能及机制研究[D];哈尔滨工业大学;2014年

6 周海燕;有机氯污染土壤的类Fenton氧化处理与机理研究[D];华中科技大学;2015年

7 宫常修;超声耦合Fenton氧化技术破解污泥效果及其机理研究[D];清华大学;2015年

8 李楠;废旧线路板用于非均相Fenton体系去除难降解有机物的研究[D];天津大学;2015年

9 夏广森;聚丙烯腈基碳纤维阴极改性前后的氧还原反应机制及在电Fenton体系中的应用[D];中国海洋大学;2015年

10 周国强;基于造纸污泥的非均相Fenton催化剂制备及催化性能研究[D];浙江大学;2016年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 周雅莉;紫外光结合Fenton法处理炸药废水研究[D];中北大学;2006年

2 雷敏;UV-Fenton降解全氟辛酸及其机理研究[D];华中科技大学;2011年

3 龙冉冉;异相Fenton法降解Orange Ⅱ的研究[D];华南理工大学;2015年

4 方飞;Fe/污泥非均相Fenton催化剂的制备、表征及性能研究[D];浙江大学;2015年

5 周武元;毒死蜱的毒性及其化学氧化去除的试验研究[D];燕山大学;2015年

6 张晓;葡萄酒废水Fenton氧化及生物处理实践研究[D];青岛理工大学;2015年

7 韩征飞;Fenton流化床—混凝沉淀深度处理造纸废水的试验研究[D];郑州大学;2015年

8 杨龙;微波协同Fenton降解邻苯二甲酸二甲酯及协同机理研究[D];青岛理工大学;2015年

9 印献栋;强化Fenton氧化深度处理头孢菌素废水研究[D];河北科技大学;2014年

10 彭晓t

本文编号：475461