厌氧发酵液中平行气泡间相互作用的数值模拟

发布时间：2021-08-09 13:39

　　在Fluent软件中采用SIMPLE算法,对具有剪切变稀性的厌氧发酵液中平行双气泡间的相互作用进行了数值模拟。探讨了气泡间距、尺寸、流变性质对气泡间相互作用的影响。结果发现:当两气泡间距较大时,气泡相互排斥,直到互相不影响;当两气泡间距较小时,气泡间液相的惯性力起作用,气泡互相吸引、接触进而聚并。临界聚并的距离随着两气泡的体积增大而减小。发酵液的剪切变稀性越高,两气泡之间稳定上升过程中气泡最终达到稳定时速度越低,相互作用的临界距离越小。研究结果可以为生物质及市政垃圾厌氧发酵过程的优化设计提供理论依据。 

【文章来源】：可再生能源. 2018,36(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

数值模拟的几何模型

气泡中心间距，mm；D为气泡直径，mm。气泡间距、发酵液流变性质和气泡尺寸都是影响水平气泡之间相互作用的重要因素。在水平气泡相互作用过程中存在两种作用：一种是使两气泡之间产生相互吸引的作用；另外一种是使两气泡之间产生相互排斥的作用。当气泡之间相互吸引时，气泡内外两侧的流体流动速度差造成气泡外侧的压力大于气泡内侧压力，压力不平衡导致气泡相互吸引；当气泡之间相互排斥时，气泡表图1数值模拟的几何模型Fig.1Thegeometricmodeofnumericalsimulation图2网格尺寸对气泡上升速度的影响Fig.2Theeffectofmeshsizeonbubblerisingvelocity00.020.040.060.080.10t/s0.00510152025v/cm·s-10.2mm0.3mm0.4mm表1模拟的发酵液的物理及流变性质Table1Therheologicalandphysicalpropertiesofsimulativeanaerobicfermentationslurry模拟发酵液发酵液1发酵液2发酵液3稠度指数K/mPa·sn81.23179.64517.52流动指数n0.80.70.5密度ρ/kg·m-3998.561005.271011.37图3模拟与实验得到的单气泡形状结果对比Fig.3Thecomparisonoftheshapeofthesimulatedandtheexperimentalresultn=0.8，d=3mmn=0.8，d=5mmn=0.8，d=8mm·1286·可再生能源2018，36（9）

1Thegeometricmodeofnumericalsimulation图2网格尺寸对气泡上升速度的影响Fig.2Theeffectofmeshsizeonbubblerisingvelocity00.020.040.060.080.10t/s0.00510152025v/cm·s-10.2mm0.3mm0.4mm表1模拟的发酵液的物理及流变性质Table1Therheologicalandphysicalpropertiesofsimulativeanaerobicfermentationslurry模拟发酵液发酵液1发酵液2发酵液3稠度指数K/mPa·sn81.23179.64517.52流动指数n0.80.70.5密度ρ/kg·m-3998.561005.271011.37图3模拟与实验得到的单气泡形状结果对比Fig.3Thecomparisonoftheshapeofthesimulatedandtheexperimentalresultn=0.8，d=3mmn=0.8，d=5mmn=0.8，d=8mm·1286·可再生能源2018，36（9）

【参考文献】：
期刊论文
[1]马铃薯渣与鸡粪混合原料厌氧发酵条件优化[J]. 杨安逸,晏磊,王彦杰,高亚梅,王伟东.  可再生能源. 2015(03)
[2]小球藻混凝条件优化与脉冲鼓泡压力溶气气浮采收研究[J]. 蔡旭,马广喜,彭佳伟,林喆,刘杰,王海啸.  可再生能源. 2014(10)
[3]汽爆玉米秸秆悬浮液及酶解液的流变特性[J]. 张霞,李红伟,马晓建.  可再生能源. 2013(10)
[4]生物质能产业现状及发展前景[J]. 袁振宏,罗文,吕鹏梅,王忠铭,李惠文.  化工进展. 2009(10)
[5]秸秆类木质纤维素原料厌氧发酵产沼气研究[J]. 李世密,魏雅洁,张晓健,赵连臣,张大雷.  可再生能源. 2008(01)
[6]生物质能研究现状及展望[J]. 周中仁,吴文良.  农业工程学报. 2005(12)
[7]生物质液化技术的研究进展[J]. 常杰.  现代化工. 2003(09)
[8]城市生活垃圾处理处置现状分析[J]. 张宪生,沈吉敏,厉伟,解强.  安全与环境学报. 2003(04)



本文编号：3332169