基于CFD的EGSB反应器流场分析与结构优化

发布时间：2024-12-03 20:34

　　厌氧生物处理是一种可同步实现废水处理和能源回收的技术。厌氧反应器是厌氧生物处理工艺研究中的重要研究方向，EGSB作为高效厌氧反应器具有较好的应用研究前景。厌氧废水处理是涉及物理、化学和生物的气、液、固三相反应过程。近年来国内外对反应器生物反应动力学和传质的研究均较为深入，而对污水处理工艺中流体力学方面的研究则较为薄弱。目前厌氧生物处理反应器主要还是依据设计手册和相关规范的经验公式及参数来进行工程设计及施工，存在很多实际问题。为了进一步优化和提高EGSB厌氧反应器性能，有必要运用先进的技术手段研究反应器内部的流体力学特性并以此给出相关的设计指导。 本课题以EGSB厌氧生物反应器作为研究对象，运用计算流体力学技术手段，建立EGSB反应区和三相分离区数学模型。通过对数学模型的求解，分析不同布水方式下反应区的流场特性以及相应的传质和水力作用特点，并通过实验进行模型验证；借助已有的三相分离器数学模型，对不同三相分离器构型进行流场数值模拟研究及结构优化。通过上述研究为EGSB反应器设计提供一定的依据。 对于不同布水方式下EGSB反应器反应区流场特性进行数值模拟研究。从水流流态和液固两相相对运...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 EGSB 反应器研究现状
        1.2.1 EGSB 反应器应用现状
        1.2.2 EGSB 反应器特点
        1.2.3 EGSB 反应器结构研究现状
    1.3 水处理生物反应器流场数值模拟
        1.3.1 计算流体力学在生物反应器研究中的应用
        1.3.2 计算流体力学在反应器设计方面的优势
    1.4 实验测量与数值模拟结合方法
    1.5 课题研究的来源、目的和内容
        1.5.1 课题研究来源
        1.5.2 课题研究目的
        1.5.3 课题研究内容
第2章 实验装置与方法
    2.1 实验装置
    2.2 反应器流场数值模拟与试验测量
        2.2.1 CFD 流场数值模拟方法
        2.2.2 停留时间分布（RTD）实验
第3章 EGSB 不同布水方式反应区流场分析
    3.1 EGSB 几何建模与网格生成
    3.2 液固两相流数学模型的建立
        3.2.1 多相流模型
        3.2.2 控制方程
        3.2.3 相间作用力
        3.2.4 湍流模型
        3.2.5 边界条件设定
    3.3 数值模拟求解方法
    3.4 数值模拟结果及流场分析
        3.4.1 布水开孔数对反应区流场的影响
        3.4.2 布水开孔比对反应区流场的影响
        3.4.3 布孔形式对反应区流场的影响
        3.4.4 脉冲布水方式对反应区流场的影响
    3.5 反应器 RTD 水力特性研究
        3.5.1 表观水力现象
        3.5.2 RTD 实验结果分析
    3.6 本章小结
第4章 EGSB 三相分离器区域流场分析与结构优化
    4.1 EGSB 三相分离器数学模型的建立
    4.2 三种三相分离器构型的流场特性分析
        4.2.1 三种构型及其尺寸
        4.2.2 S 构型流场特性分析
        4.2.3 IS 构型流场特性分析
        4.2.4 C 构型流场特性分析
    4.3 三相分离器结构优化与流场分析
        4.3.1 IS 构型结构优化与流场分析
        4.3.2 C 构型结构优化与流场分析
    4.4 气体不均匀分布条件下三相分离器分离能力分析
        4.4.1 IS 构型三相分离器分离能力分析
        4.4.2 C 构型三相分离器分离能力分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：4014101