外循环厌氧反应器的工艺特征与运行性能研究

将UASB反应器多点进水装置进行改造,设计独特的变速旋流配水装置,具有配水均匀,混合效果好,不会产生短流的特点。研究结果表明,旋流配水装置容积利用率高,外循环能耗小,布水均匀性良好;中温条件下外循环反应器处理模拟啤酒配水,进水COD浓度为2000mg／L～3000mg／L,容积负荷可以达到22．7kgCOD／m^3·d,COD去除率最高可达92．46％。     

底隙十字挡板对四边形流化床流体力学性能优化数值模拟

通过置入内构件实现流化床底隙区多相流矢量由混沌到归一的转化可获得床体内流体流化性能的改善.基于此,以底隙区置入十字挡板的四边形流化床为研究对象,使用Fluent软件进行三维可视化模拟,利用Eulerian-Eulerian双流体模型模拟其在厌氧、水解及好氧条件下优化反应器流体力学性能的能力,考察置入挡板前后流化床内流场、液相运动速率、气体相含率及湍流耗散率的反馈变化,分析其对流体运动的影响,并提出工程优化设计的方向.结果表明:底隙区置入十字挡板后,四边形流化床内液体循环速度最大提升15.7%,在上升区截面上的分布更加均匀,液速峰值下降,有利于维持活性污泥的团聚作用,对提高流化床污泥负荷有利;整体气含率下降3.5%~6.9%,应用时可加入漏斗型内构件予以改进;在水解与好氧生物的模拟过程中,底隙区十字挡板的置入更能优化水力条件,湍流动能耗散率最大降低31.9%,对降低系统能耗提供了有利证据.研究证明,反应器内构件的设置通过流体力学性能的数值模拟可以成为一种优化开发的捷径技术.     

基于热流固耦合的双槽阶梯槽应力变形分析

目的 获得双槽阶梯槽的干气密封性能。方法 运用热流固耦合方法,对双槽阶梯槽、单螺旋槽密封动、静环进行变形与应力分析,得到在不同工况下2种槽型密封环的变形图和应力分布图,讨论不同工况对2种槽型密封环变形量和应力的影响规律。结果 随压力的增加,单螺旋槽密封环最大变形量的增长率低于双槽阶梯槽,而双槽阶梯槽密封环最大应力值的增长率高于单螺旋槽。随转速的增加,2种槽型密封环的变形量均减小。在转速为25 000 r/min时,双槽阶梯槽动环的最大变形量比单螺旋槽低13.7%。在转速变化范围内,单螺旋槽和双槽阶梯槽的最大应力值分别下降了8%、13.9%。随着转速的增加,相对应的2槽型密封环最大应力值的差值越大。结论 双槽阶梯槽密封环最大变形量和最大应力的增长率均高于单螺旋槽,双槽阶梯槽密封环的变形量和最大应力值均小于单螺旋槽。这表明在高速工况下,双槽阶梯槽运行更稳定。     

明渠中有机质微粒沉降过程的随机游走模拟

基于明渠流动的主要特点,考虑紊动强度的垂向非均匀性,及颗粒运动的游荡效应（loitering effect）影响,对微粒运动基本方程进行改进,建立了明渠非均匀紊流中考虑游荡效应的随机游走模型,对明渠中微粒的沉降损失进行了模拟分析.模拟结果显示,不考虑游荡效应影响时,明渠中微粒的沉降损失率可用微粒沉速与水深之比计算;而在游荡效应影响下,微粒沉降损失率会发生约18%~27%的下降,下降百分比与均匀紊流中微粒沉速在游荡效应影响下的折减百分比渐近值（19~25%）基本一致.本文结论基于不考虑微粒重悬浮、游荡效应为紊流对微粒沉降的主导影响机理等前提,主要适用于对明渠中细小有机质微粒沉降至床底过程更准确的计算分析.     

明渠中有机质微粒沉降过程的随机游走模拟

基于明渠流动的主要特点,考虑紊动强度的垂向非均匀性,及颗粒运动的游荡效应（loitering effect）影响,对微粒运动基本方程进行改进,建立了明渠非均匀紊流中考虑游荡效应的随机游走模型,对明渠中微粒的沉降损失进行了模拟分析.模拟结果显示,不考虑游荡效应影响时,明渠中微粒的沉降损失率可用微粒沉速与水深之比计算;而在游荡效应影响下,微粒沉降损失率会发生约18%~27%的下降,下降百分比与均匀紊流中微粒沉速在游荡效应影响下的折减百分比渐近值（19~25%）基本一致.本文结论基于不考虑微粒重悬浮、游荡效应为紊流对微粒沉降的主导影响机理等前提,主要适用于对明渠中细小有机质微粒沉降至床底过程更准确的计算分析.     

基于CFD的袋式除尘器流场优化及漏袋模拟

基于计算流体力学（CFD）,对苏州某环保公司实验用下进风袋式除尘器4种方案下的流场模拟结果进行分析比较,分别为无导流板（方案1）、直板加同向翼板（方案2）、直板加异向翼板（方案3）、竖直导流板加整流格栅（方案4）,选取滤袋进口前100 mm处截面速度相对标准偏差作为评价指标,并对不同面积破袋情况进行数值模拟,研究压差、流速和浓度作为检漏特征因子的可行性。结果表明:方案4的流场分布最为均匀,优于方案2和3;方案2的阻力增幅最小,显著低于方案3和4。研究从模拟角度验证了小范围破袋出口浓度与破袋面积呈线性正相关,并发现选取压差和流速作为检漏特征因子影响不显著,浓度变化最为灵敏。综合气流分布均匀性和阻力2个重要评价指标,方案2、4速度均匀性指数分别为0.36、0.2,且方案2阻力增幅远小于方案4,方案2更具实用性。研究提供的数值模拟方案可为下进风袋式除尘器的导流板布置及监测传感器的选用提供一定的参考依据。     

脱硫剂在流化风中的增湿及预分散输送模型

针对增湿石灰石减湿脱硫系统,为提高脱硫剂增湿的均匀性及分散性,先后提出预分散流态化输送模型与均化增湿模型。均化增湿模型以预分散流态化输送模型的计算结果作为建模的主要参数。在预分散流态化输送模型中,建立颗粒最小聚团尺寸预测模型并计算聚团尺寸及相应的流化风速。在均化增湿模型中,将上述模型计算的流化风速设置为速度入口条件,对增湿石灰石减湿脱硫技术中现有的脱硫剂增湿设备在不同旋转轴个数下雾化水体积分布的模拟,实现装置结构的优化。结果表明:双轴装置内旋流范围较大、流态较好,有利于物料的输送;设有流化风分布器的双轴装置内风速分布较为均匀,但雾化水的分散性较未设置分布器的双轴装置更差。     

基于结构参数响应的内循环流化床流体特性优化数值模拟

流化床是一种结构复杂而能量转化高效的反应器型式,为了实现系统化的内循环流化床优化设计,利用欧拉-欧拉双流体模型构建了不同结构的CFD流化床模型,在分别改变高径比、导流筒与反应器的直径比和底隙高度3个结构因素的情况下,考察流化床内全流场、局部流场、液相运动速度及气含率等气液两相流的响应特性,分析结构因素及操作因素对流体运动的内在影响,阐明工程优化设计的方向.数值模拟结果表明:高径比主要影响气液流动型态,低高径比时容易出现漩涡和返混,工程中应采用导流内构件并重视气体分布装置的合理设计;导流筒与反应器的直径比主要影响液体循环速度,存在一个合理的区间,考虑流动速度与气含率,流化床直径比可取0.6～0.8,最佳取值为0.7;底隙高度影响流化床底泥区的流体运动,应约等于流化床下降区的缝隙长度.CFD模拟可作为污染控制技术工业放大和优化设计的辅助工具.     

污水土地处理系统中管网铺设率对流态的影响与CFD模拟

污水土地净化系统的水力特性直接影响污染物的处理效果,研究不同管网铺设率对水流流态的影响,可为设计参数的选择及反应器结构优化提供依据.因此,运用示踪-应答技术,以停留时间分布(RTD)理论为基础,对反应器中水流的状态进行分析.同时,借助计算流体力学(CFD)软件Fluent进行数值模拟.RTD分析和CFD模拟结果互补分析发现,底部的碎石层具有布水功能,而表面的水层具有集水的作用:水流在承托层中水平流动,竖直流经填料层,最后在水层中水平流入集水管网.在有承托层和水层的情况下,系统采用不同管网铺设程度的布水和集水方式对填料中水流的流态影响不大,然而管网孔口布水效果不均.各管网铺设率反应器的体积效率均在90％以上,但都有一定的无效体积或滞留区.半网布水、集水的反应器体积效率最高,流态接近推流形式.无因次平均停留时间为1.09,轴向扩散系数为0.037.     

新型旋切式气液两相喷嘴及内部流场数值模拟

本文在对各种气动性喷嘴及其雾化机理分析的基础上提出一种新型雾化喷嘴--旋切式气液两相喷嘴。该喷嘴具有结构简单、喷雾量无限可调、喷雾锥角调整灵活、防堵塞、雾化效果好的优点。通过CFD数值模拟研究发现,在旋切式喷嘴内部液流已经被气流剪切雾化成细小颗粒,其均匀的分散在气流中,在混合室内部形成气液混合流,形成一次雾化。当气液混合流脉冲喷出孔喷时,体积进一步膨胀,同时,高速液滴外部空气相互作用,产生二次雾化,促进了雾化效果。     

基于CFD的内构件强化内循环流化床流场结构分析

针对流化床内部流体结构的复杂性和缺乏有效放大设计理论的问题,以漏斗型导流内构件强化的内循环流化床的气液运动为研究对象,利用欧拉-欧拉双流体模型构建了能描述其复杂流动的CFD数学模型,通过宏观流场、气含率分布、液体速度分布解析内构件对气液混合传质的作用原理.数值模拟结果表明:双流体模型能较好地揭示流化床内气液流场结构,流...     

四边形折流式膜生物流化床内填料浓度及液相流场特性研究

针对研究开发的四边形折流式膜生物流化床,构建了气、固、液三相流可视化平台,应用取样法和激光粒子图像测速(PIV)技术剖析了不同进水流量和曝气强度组合对流化床内的填料浓度及液相流场特性的影响.结果表明,折流板上部形成的曝气死区,提高了升流区的填料浓度;折流板和导流锥形成的进水角度使流场冲击反应器底部的填料,提高了在低曝气强度下流化床的填料浓度,在实际运行过程可降低曝气能耗;四边形折流式膜生物流化床的结构特点导致填料与膜组件相互碰撞的概率增大,强化了膜污染的控制.曝气强度和进水流量的变化改变了液相的轴向返混强度和剪切力,进而改变了填料浓度,使气、固、液三相冲刷膜组件的作用增大,最终影响膜面传质系数和浓差极化边界层厚度,降低了膜污染.通过流化床结构的改变提高填料浓度和改善流场特性,为高浓度有机废水好氧生物的处理提供了一个研究方向.     

离心旋流式喷嘴雾化特性实验研究

目的进一步优化低温多效蒸馏技术中的喷淋布液方式,提高海水淡化换热效率。方法采用马尔文激光粒度分析仪、高速摄像机和翻转水量仪对不同口径的CJ-9型离心旋流式喷嘴进行研究。结果同一口径的喷嘴,随着水流压力的增加,液滴粒径分布的均匀性显著提高。随着水压的增加,同一个喷嘴液体破碎的纹路变密,同时液膜破碎的长度变短,破碎效果越好,雾化性能越好。同一口径的喷嘴,入口压力越大,其边缘流峰值越高,空心化率现象越明显。同一压力下不同口径的喷嘴,口径越大,其形成双波峰的跨度越短;同一口径的喷嘴,入口压力越大,其形成双波峰的跨度越长,其边缘流峰值越高。结论液滴粒径分布的均匀性随着水压的增加或孔径的减小而显著提高,喷淋密度在直径方向上存在两个峰值,运用"峰谷叠加"原理,来满足低温多效蒸发器布液均匀的整体要求。     

内循环生物流化床反应器流体力学特性的数值模拟

首先采用气、液两相模型对7组结构参数的反应器进行模拟计算,然后根据计算结果选择了一组较优的结构参数进行气、液、固3相的数值模拟计算.结果表明,通过数值模拟方法对内循环生物流化床反应器流体力学特性进行计算可获得优化的反应器结构参数;明确了循环挡板的长度及位置对反应器内液相流场分布的影响较为显著的事实;同时指出固相颗粒的加入对反应器内液相流速的分布几乎没有影响,固相含率较高的区域在反应器升流区.     

螺旋型垂直筛板布气的喷射鼓泡脱硫除尘塔的研制和性能

研制了一种中试规模的螺旋型垂直筛板布气的喷射鼓泡脱硫除尘装置,具有螺旋型布气、环流布气、气动搅拌等特点.装置中特有的螺旋型气室是由两块按阿基米德螺线设计的垂直筛板围成,有结构简单紧凑、开孔面积大、不容易堵塞、气速稳定等优点.对中试规模装置进行了压降和湿法脱硫除尘实验.结果表明:空塔与喷射鼓泡运行时装置各部分压降随气量增加而增加,喷射鼓泡运行中控制"临界液位差"约170mm,当气量为1856m.3h-1时,塔总压降为3.37kPa;脱硫效率随鼓泡层高度和气动搅拌器旋转速度的增加而升高;当石灰石浆液浓度上升时,pH升高,有效脱硫时间延长;pH是控制装置脱硫效率的关键,pH=5.35时脱硫效率可达70%,pH为6～7时脱硫效率保持在80%以上;当烟气中含尘浓度大于304mg.m-3时(粉尘粒径小于50μm),除尘效率可达91%以上;该装置脱硫、除尘效率高,塔体高度较低,结构紧凑,具有很好的应用前景.     

不锈钢-气氮板式热沉仿真研究

目的研究不锈钢-气氮板式热沉中,氮气压力、氮气入口流速以及热沉自身流道深度对热沉传热性能的影响。方法利用AnsysFluent软件,对板式热沉壁面温度分布情况以及进出口压力损失进行模拟仿真。结果提高氮气压力和氮气入口速度可以提升热沉的温度均匀性,但热沉进出口压力损失也会增大。对于气氮-板式热沉而言,流道深度的改变对热沉温度均匀性的影响不大,但流道深度较小时,进出口压力损失较大。结论建议在设计气氮-板式热沉时,流道深度选择在8~10 mm,外流程中氮气压力控制在0.3~0.4 MPa,氮气流速控制在20 m/s为宜。     

碱厂废碱液在湿式烟气脱硫工艺中应用的实验研究

纯碱厂在生产过程中要排放许多废碱液，如果用作烟气脱硫剂，不仅降低了脱硫费用，而且消除报废碱液的主要成分，介绍了旋流板塔式除尘脱硫装置的结构和工作原理，探讨了影响用废碱液除尘脱硫效果的主要因素，并找出了较好的操作条件。实验结果表明：废认在该装置上脱硫和除尘效果均达到国内外同类装置的水平，同量，解决了因为废碱液带来的水污染。除尘脱硫装置结构简单，基建费用和运行费用低，是一项值得推广的技术。