猪粪秸秆卧式厌氧发酵罐搅拌过程的数值模拟研究
发布时间：2021-03-19 18:38
搅拌器的搅拌作用是使罐内物料能充分混合,物料间能及时地交换、接触,固液混合均匀。如何增强搅拌效果是搅拌设备优化设计的关键之处,不同变量具有不同的搅拌效果。搅拌罐内的搅拌过程能通过其内的流场分布体现出来,但固液两相流流动复杂,通过理论分析和实验的方法很难分析出搅拌过程的微观特性。因此,通过计算流体力学的方法来研究不同变量下卧式猪粪秸秆厌氧发酵罐内部流场特性和固液悬浮特性,从而确定哪种情形下罐内混合效果好。论文的主要研究内容如下:（1）以单相流为研究对象,分析了不同搅拌转速、液相粘度对流场特性的影响。建立三维几何模型、划分网格;建立数学模型、物理模型;设置边界条件等进行数值模拟。分析得出:在一定速度范围内转速越大,流场的平均速度越大,流动效果越好,但并不是速度越大越好,转速为3rpm和5rpm时流动特性较好。粘度越大,流体的最大速度值越小,湍流强度越大,流动效果越好。（2）以猪粪秸秆-水固液两相为研究对象,分析转速为3rpm时罐内的流场特性。得出:罐内流型主要是以绕着搅拌轴做环流运动为主,轴向运动不明显。罐内底部的平均密度要高于中部和顶部,槽底区域易形成死区。且沿着轴向方向,右侧壁的密度大...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卧式厌氧发酵罐结构示意图
总长是 15034mm。由于该罐体的体积较大且桨叶的分布具有周期性，考虑到仿真计算时间与计算机配置问题，则取其中的一个周期部分作为研究对象并进行简化，如图2.2所示。搅拌器是由12个等间距桨叶及搅拌轴组成，间距为350mm，12 个相同的搅拌桨以倾角为15°的方式螺旋地均匀分布在搅拌轴上,螺旋角为30°。其中搅拌桨桨叶的结构：桨叶直径 2100mm，桨高是 40mm，且中间钢材的厚度是 6mm，两边的钢板的厚度是 12mm，桨近轴端的导流板的厚度是 6mm。搅拌轴采用空心轴，外径是 219mm
第 2 章 卧式厌氧发酵搅拌罐内单相流的数值模拟图 2.2 部分结构示意图该发酵搅拌罐的搅拌器的结构复杂，对后面的工作及模拟的影响，同时增加计算时间，则需要简化结构，本文利用 ProE究的三维模型如图 2.3 所示，搅拌器结构如图 2.4 所示。简化罐体简化成一个空心的圆柱体。2. 简化焊接处，将所焊接的体。3.由罐体倾斜2°简化成罐体水平放置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]组合桨搅拌槽内部流场数值模拟[J]. 董敏,夏晨亮,李想. 排灌机械工程学报. 2018(12)
[2]立式捏合机桨叶间隙、螺旋角对搅拌扭矩和功率特性的影响[J]. 梁建,罗小辉,李锡文,史铁林. 机械工程学报. 2018(20)
[3]高黏度污泥螺带螺杆搅拌混合特性的数值模拟[J]. 朱桂华,柳颖娇,徐洪威,王建业,巴赛. 安全与环境学报. 2018(03)
[4]自搅拌反应器内液相流动的数值模拟[J]. 郭旭桓,张子木,赵秋月,张廷安. 东北大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]关于污泥搅拌器均匀度混合优化仿真[J]. 朱桂华,朱天宏,洪小波,柳颖娇. 计算机仿真. 2017(12)
[6]搅拌固液悬浮研究进展[J]. 杨锋苓,周慎杰. 化工学报. 2017(06)
[7]基于Fluent的搅拌桨数值仿真及结构优化[J]. 詹民民,俞经虎,代欣. 食品与机械. 2017(03)
[8]高固含率搅拌槽内颗粒分布及悬浮特性的数值模拟[J]. 盛勇,刘庭耀,韩丽辉,刘青. 过程工程学报. 2017(01)
[9]Effect of the shaft eccentricity and rotational direction on the mixing characteristics in cylindrical tank reactors[J]. Houari Ameur. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(12)
[10]推进式搅拌器固液混合的计算流体力学模拟[J]. 钟天铖,汤文成,刘碧茜. 东南大学学报(自然科学版). 2016(04)
博士论文
[1]搅拌槽内流体流动及上浮颗粒悬浮混合的CFD数值模拟[D]. 乔胜超.天津大学 2014
[2]管式搅拌反应器流动特性与混合特性的CFD数值模拟[D]. 曹晓畅.东北大学 2009
[3]搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D]. 周国忠.北京化工大学 2002
硕士论文
[1]压力能驱动的自搅拌反应器内两相流动行为研究[D]. 郭旭桓.东北大学 2016
[2]发酵罐内搅拌过程的数值模拟与参数优化[D]. 宋金礼.大连理工大学 2015
[3]基于CFD的餐厨垃圾生化处理机搅拌流场仿真研究及应用[D]. 张冉.北方工业大学 2013
[4]浆化搅拌槽的液固两相流及叶轮磨损特性的研究[D]. 李新明.中南大学 2012
[5]操作条件对搅拌罐内液固混合过程的影响[D]. 宋海生.吉林大学 2009
[6]搅拌釜式生物反应器设计及优化[D]. 孙庆丰.哈尔滨工业大学 2007
[7]搅拌槽内混合过程的数值模拟[D]. 张国娟.北京化工大学 2004
本文编号：3090033
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
卧式厌氧发酵罐结构示意图
总长是 15034mm。由于该罐体的体积较大且桨叶的分布具有周期性，考虑到仿真计算时间与计算机配置问题，则取其中的一个周期部分作为研究对象并进行简化，如图2.2所示。搅拌器是由12个等间距桨叶及搅拌轴组成，间距为350mm，12 个相同的搅拌桨以倾角为15°的方式螺旋地均匀分布在搅拌轴上,螺旋角为30°。其中搅拌桨桨叶的结构：桨叶直径 2100mm，桨高是 40mm，且中间钢材的厚度是 6mm，两边的钢板的厚度是 12mm，桨近轴端的导流板的厚度是 6mm。搅拌轴采用空心轴，外径是 219mm
第 2 章 卧式厌氧发酵搅拌罐内单相流的数值模拟图 2.2 部分结构示意图该发酵搅拌罐的搅拌器的结构复杂，对后面的工作及模拟的影响，同时增加计算时间，则需要简化结构，本文利用 ProE究的三维模型如图 2.3 所示，搅拌器结构如图 2.4 所示。简化罐体简化成一个空心的圆柱体。2. 简化焊接处，将所焊接的体。3.由罐体倾斜2°简化成罐体水平放置。
【参考文献】：
期刊论文
[1]组合桨搅拌槽内部流场数值模拟[J]. 董敏,夏晨亮,李想. 排灌机械工程学报. 2018(12)
[2]立式捏合机桨叶间隙、螺旋角对搅拌扭矩和功率特性的影响[J]. 梁建,罗小辉,李锡文,史铁林. 机械工程学报. 2018(20)
[3]高黏度污泥螺带螺杆搅拌混合特性的数值模拟[J]. 朱桂华,柳颖娇,徐洪威,王建业,巴赛. 安全与环境学报. 2018(03)
[4]自搅拌反应器内液相流动的数值模拟[J]. 郭旭桓,张子木,赵秋月,张廷安. 东北大学学报(自然科学版). 2018(03)
[5]关于污泥搅拌器均匀度混合优化仿真[J]. 朱桂华,朱天宏,洪小波,柳颖娇. 计算机仿真. 2017(12)
[6]搅拌固液悬浮研究进展[J]. 杨锋苓,周慎杰. 化工学报. 2017(06)
[7]基于Fluent的搅拌桨数值仿真及结构优化[J]. 詹民民,俞经虎,代欣. 食品与机械. 2017(03)
[8]高固含率搅拌槽内颗粒分布及悬浮特性的数值模拟[J]. 盛勇,刘庭耀,韩丽辉,刘青. 过程工程学报. 2017(01)
[9]Effect of the shaft eccentricity and rotational direction on the mixing characteristics in cylindrical tank reactors[J]. Houari Ameur. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2016(12)
[10]推进式搅拌器固液混合的计算流体力学模拟[J]. 钟天铖,汤文成,刘碧茜. 东南大学学报(自然科学版). 2016(04)
博士论文
[1]搅拌槽内流体流动及上浮颗粒悬浮混合的CFD数值模拟[D]. 乔胜超.天津大学 2014
[2]管式搅拌反应器流动特性与混合特性的CFD数值模拟[D]. 曹晓畅.东北大学 2009
[3]搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D]. 周国忠.北京化工大学 2002
硕士论文
[1]压力能驱动的自搅拌反应器内两相流动行为研究[D]. 郭旭桓.东北大学 2016
[2]发酵罐内搅拌过程的数值模拟与参数优化[D]. 宋金礼.大连理工大学 2015
[3]基于CFD的餐厨垃圾生化处理机搅拌流场仿真研究及应用[D]. 张冉.北方工业大学 2013
[4]浆化搅拌槽的液固两相流及叶轮磨损特性的研究[D]. 李新明.中南大学 2012
[5]操作条件对搅拌罐内液固混合过程的影响[D]. 宋海生.吉林大学 2009
[6]搅拌釜式生物反应器设计及优化[D]. 孙庆丰.哈尔滨工业大学 2007
[7]搅拌槽内混合过程的数值模拟[D]. 张国娟.北京化工大学 2004
本文编号：3090033
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