沼气发酵罐内搅拌混合过程试验及CFD模拟研究

发布时间：2021-06-09 05:11

　　根据可持续发展战略的要求,新能源开发成为必然发展趋势,在可再生能源中,沼气尤其具有发展潜力。沼气发酵是一种能够将污染废弃物变为洁净能源的技术,沼气生产工艺和技术研究的重要性因此受到越来越多的关注。沼气生产工艺过程中,由于发酵菌种需同发酵原料充分接触,沼气产量才会得到保证,于是搅拌在发酵的过程中起到非常重要的作用。以往对沼气搅拌装置的选用都是参考其他工业标准,并没有针对沼气产气特性的配套装置,本研究基于沼气发酵技术长远发展需要,对沼气发酵搅拌装置进行探索性研究。随着计算技术的快速发展,CFD数值模拟技术在搅拌装置中的应用越来越广泛,沼气发酵原料组成成分复杂,但影响混合搅拌过程的物理特性主要是流变特性及密度,经过研究表明畜禽粪便原料流变特性为假塑性流体,当其浓度低时也可近似于牛顿流体,因此本文将对研究物系设置为固体颗粒—水两相体系,固体浓度为8%,颗粒平均直径设为0.63mm,粘度设为165.99mPa·s,密度ρ=1.2g/cm3。本文从试验和数值模拟两个角度对沼气搅拌装置进行研究,试验部分通过对无搅拌、二层桨搅拌、三层桨搅拌三种沼气发酵效果进行了对比研究,得出搅拌在沼气发酵过程中起到的... 

【文章来源】：吉林农业大学吉林省

【文章页数】：57 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外CFD沼气发酵搅拌装置研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 研究内容
    1.4 研究方法
第二章 沼气发酵搅拌装置数学模型建立的数值理论和方法
    2.1 搅拌装置数值模拟研究方法——CFD
        2.1.1 CFD技术简介
        2.1.2 CFD应用于搅拌槽中的研究历史和发展过程
        2.1.3 CFD模拟研究的一般步骤
    2.2 搅拌装置数值计算方法及模型建立
        2.2.1 多相流模型的选用
        2.2.2 控制方程的建立
        2.2.3 湍流模型的选择
        2.2.4 微分方程的离散及数值计算方法
        2.2.5 搅拌桨区域处理方法
    2.3 本章小结
第三章 搅拌对沼气发酵影响试验研究及与数值模拟结果对比
    3.1 试验概述
    3.2 试验材料与试验方法
        3.2.1 试验材料与仪器
        3.2.2 试验方法
    3.3 试验结果与讨论
    3.4 搅拌装置数值模拟研究
        3.4.1 搅拌装置三维造型
        3.4.2 计算体系
    3.5 试验结果与数值模拟结果对比
    3.6 本章小结
第四章 发酵搅拌装置内搅拌器对流场影响的模拟研究
    4.1 搅拌桨的选择
    4.2 不同搅拌桨层的影响
    4.3 桨叶不同离底高度的影响
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3220005