射流曝气的气液两相流的数值模拟

射流曝气在活性污泥处理方法中起着重要的作用.采用数值模拟的方法研究自吸式单级单喷射流器中的气液两相流动状况,通过对不同长径比和喷嘴面积比的射流曝气器模型的气液两相流的计算,定量分析长径比和喷嘴面积比对射流曝气器流场和空气与工作介质流量比的影响,为进一步设计开发新型高效的射流曝气器提供参考.     

四喷嘴射流曝气器性能的三维数值模拟与实验研究

应用FLUENT对四喷嘴射流曝气器在不同工况下的引射空气性能进行三维数值模拟,分析了射流器内的场分布特性与气液两相流动结构;同时建立射流器性能实验台,对四喷嘴射流曝气器的性能进行实验研究。研究表明,四喷嘴射流器性能较高,能量损失较少,两相流动结构稳定;相对于单喷嘴射流器,四喷嘴射流器的流量比和效率随压力比的变化显著;四喷嘴射流曝气器在工况4下工作性能最好,其流量比q为3.20,效率η为36%,而相似工况下单喷嘴结构流量比q仅为1左右,效率η不超过20%;数值模拟结果与实验结果吻合较好。     

基于三维数值模拟的供气式低压射流曝气装置性能优化研究

为提高供气式低压射流曝气器中气液混合效果、提高氧传质速率,基于射流曝气器内部结构解析,提出了混合室增设分散孔板、双管进气等优化改进方案。应用FLUENT软件对射流曝气器改进前后混合室气液两相混合效果进行三维数值模拟研究,模拟结果表明,增设分散孔板可显著增加混合室湍流强度、提高气液两相混合效果,孔板设置于进气孔前更利于氧传质效率的提升;增设射流曝气器对称进气口可使气液两相在混合室内分布更加均匀,增大气液两相接触面积,促进气液两相混合。根据模拟结果加工改进型供气式射流曝气器,并进行清水充氧实验,在不同实验参数下,改进射流曝气器的标准氧传质系数、标准氧传质速率、标准氧传质效率和标准曝气效率与改进前相比分别提高19.81～20.30%、30.84%～41.87%、9.84%～25.97%、3.78%～20.56%。     

供气式低压射流曝气器结构优化数值模拟研究

以供气式低压射流曝气器为研究对象,运用流体力学分析(CFD)软件对其建立三维模型,用Fluent软件模拟分析其结构参数(一级喷嘴直径、二级喷嘴直径、混合室长径比)对混合室内湍流混合效果的影响。正交试验结果表明,对两相湍流混合效果的影响因素为:一级喷嘴直径混合室长径比二级喷嘴直径,最佳湍流混合效果的结构参数是一级喷嘴直径14mm、二级喷嘴直径46mm、混合室长径比4,结构优化后,混合室内气液两相的分布更均匀,混合效果更优。     

基于污泥流变学的射流搅拌混合特性

以市政污泥为研究对象,基于污泥流变学,考察了工业尺寸的液液喷嘴、气液喷嘴进行搅拌时射流的流动形态及喷嘴轴向速度分布,并考察了气液喷嘴不带气管进行液液混合时的情况。通过流变实验,确定实验污泥为屈服-胀塑性流体,有触变性,其稠度系数k=0.000 2,流动系数n=1.535 5,表明射流为紊流。且每种类型射流轴向速度衰减规律有一定的自相似性,气液喷嘴在安装气管时射流效果较好。对液液喷嘴、气液喷嘴进行流速场测定,分别考察了其全流场速度方差加权平均值、死区容积百分数随喷嘴安装高度、喷嘴入射流速的变化规律。结果表明,随着入射流速及喷嘴距池底安装高度的增加,搅拌槽内污泥流速均匀程度增加、污泥流动停滞区减少。并且喷嘴安装高度为2 m,入射流速4.95 m·s~(-1)时液液、气液喷嘴的混合效果最佳,2种喷嘴经济入射流速分别为4.95 m·s~(-1)和3.77 m·s~(-1)。     

一种废气吸收新装置的传质试验

介绍了一种废气吸收装置的传质试验，该装置利用射流泵进行吸气和液气混合。在分析了喷射形式下传质吸收研究的资料后，对该装置进行了模拟废气吸收试验，结合泵的性能研究装置的传质吸收特性，对不同面积比射流泵的传质情况进行了分析。     

射流曝气器研究进展

射流曝气技术的应用与完善，有赖于射流曝气器的研制与发展，本文综述了射流曝气器的研究进展，并根据供气方式，工作压力，结构类型，安装方式，安装高度进行了分类，其中着重详述了对研发射流器比较重要的结构类型，最后指出射流曝气的研究趋势。     

气液两相旋流喷嘴雾化特性

为提高烟尘净化用喷嘴的雾化性能,提出一种气液两相旋流喷嘴,用CFX软件对该喷嘴内部流场模拟的结果表明,强烈的气旋作用使液流呈环状,使气液混合流在达到喷嘴末端时易于破碎成雾。在实验室条件下,利用Winner313型喷雾激光粒度分析仪对喷嘴进行了雾化粒度测定,分析发现雾滴中位径与气液比的关系呈幂函数衰减,这一规律将有助于在工程应用时确定喷嘴工况。     

射流曝气器研究进展

射流曝气技术的应用与完善 ,有赖于射流曝气器的研制与发展。本文综述了射流曝气器的研究进展 ,并根据供气方式、工作压力、结构类型、安装方式、安装高度进行了分类 ,其中着重详述了对研发射流器比较重要的结构类型 ,最后指出射流曝气器的研究趋势     

一种废气吸收新装置的传质试验

介绍了一种废气吸收装置的传质试验,该装置利用射流泵进行吸气和液气混合。在分析了喷射形式下传质吸收研究的资料后,对该装置进行了模拟废气吸收试验,结合泵的性能研究装置的传质吸收特性,对不同面积比射流泵的传质情况进行了分析。     

两种曝气设备的清水曝气充氧实验研究

根据清水充氧实验计算,比较了微孔雾化软管曝气和射流曝气的充氧动力效率和氧利用率.以及后续实验的结果,最终得出微孔曝气软管曝气是高效节能的河流整治方法.     

低压供气式射流器工业化性能研究

简要介绍了低压供气式射流器的工作原理和作用,对其在氧化沟污水处理工艺中的氧利用率和动力效率等因素做了测试和分析,比较了不同水深对充氧性能的影响。结果表明,低压供气式射流曝气器氧利用率达23.17%,动力效率达2.43 kg O2/(kW.h),优于其他形式的曝气设备,可以有效降低能耗。     

On the forming mechanism of the cleaning airflow of pulse-jet fabric filters

To reveal the formation mechanism of a pulse-jet airflow’s cleaning effect in a filter bag, a theoretical model is built by using the theory of the gas jet and unitary adiabatic flow according to given specifications and dimensions of the bags and resistance characteristics of the cloth and dust layer. It is about the relationship between cleaning system structure and operating parameters. The model follows the principle that the flow and kinetic energy of jet flow injected into a filter bag should be consistent with the flow of cleaning airflow in the bag and the pressure drop flowing through the filter cloth and dust layer. The purpose of the model is to achieve the peak pressure of cleaning airflow, which dominates the effect of the pulse-jet cleaning process. The cleaning system structure includes air pressure in the nozzle, structure and size of nozzle, exit velocity of nozzle, jet distance, and diameter of jet cross section. Based on the condition of the cleaning system structure and operating parameters established by using the theoretical model, Fluent software is applied to carry out a numerical simulation of the jet airflow field at the nozzle’s outlet, jet airflow field between nozzle and bag top, and cleaning airflow field in the filter bag. Experimental results are used to verify the reliability of the theoretical model. They are obtained in a pilot-scale test filter with a single bag, with length 2 m and in general full-scale dimensions of the cleaning system. The results show that when any rectification measure is not installed at the bag opening, the cross-sectional area covered by the jet gas is hardly sufficient to cover the entire area of the bag opening. A large portion of the gases injected into the filter bag will overflow reversely upward from the edge due to pressure differences between the upper area and lower area inside the bag opening. This led to a serious shortage of the cleaning airflow and ar limited increase in static pressure. When a venturi-type rectifier tube is installed at the bag opening, the jet flow is converted to funnel flow for which the cross-section velocity distribution is more uniform at the throat of the rectifier tube due to the guided effects of the upper tapered pipe. Then it is transited to stressful flow below the bag opening via rectified effects of the lower dilated pipe. The results show that the gap between the static pressure of gas in the bag and the expected value is significantly reduced. The theoretical value of the nozzle diameter is enlarged to compensate for two aspects of adverse effects of cleaning airflow and energy. This is because the flow is not a purely free-form jet from the nozzle to the entrance of the rectifier tube and because the gas suffers from local resistance while flowing through the rectifier tube. The numerical simulation and experiment show that the peak pressure of cleaning airflow in the filter bag is able to reach the expected value. The results confirm that the mechanism of the pulse-jet cleaning airflow and the calculation method of the pulse-jet cleaning system structure and operating parameters offered in this study are correct. The study results provide a scientific basis for designing the system of pulse-jet fabric filters.

Implications: Pulse-jet cleaned fabric filters are commonly used for air pollution control in many industries. Pulse-jet cleaning is widely used for this purpose as it enables frequent cleaning while the filter is operating. However, the theoretical system of the forming mechanism of the pulse-jet cleaning has not formed so far. This indicates the theoretical model plays an important role in designing effective pulse-jet cleaned fabric filters.     

深水型表面曝气机的模拟计算与构型比较

为了加深氧化沟深度、减少其占地面积、节省污水厂建设投资,研究开发深水型表面曝气机成为氧化沟工艺的一个重要课题.由于上述原因,应用流体力学计算软件Fluent对3种深水型曝气机叶轮的构型进行了模拟计算,并从搅拌深度、推流效果和所需功率等方面对3种叶轮构型进行了比较.又以小试实验进行了初步的验证,证明模拟计算的结果是可靠的.流体力学数值模拟由于其简单易行、成本低、周期短等特点,作为曝气机设计研究的辅助工具可以发挥作用.     

扬水曝气器的水质改善功能及提水、充氧性能研究

扬水曝气器是水源水质改善设备,应用于湖泊水库水源地,抑制藻类生长,控制底泥污染物释放,取得了良好的效果.建立了扬水曝气器上升流速数学模型,用于模拟计算扬水曝气器的提水能力.建立了扬水曝气器曝气室的充氧能力数学模型.在实验室实测了扬水曝气器上升流速及其对水体的充氧过程,实测值与模拟计算值吻合较好,验证了提水、充氧能力数学模型.     

响应面法优化袋式除尘器脉冲清灰性能

基于计算流体动力学的方法采用三维、可压缩、非稳态流动数学模型对袋式除尘器脉冲清灰过程进行了数值模拟,得到了滤袋内外压差,并与文献实验值进行了比较,验证了仿真模型的可靠性。基于响应面法研究了喷吹压力、喷吹高度、滤袋直径和滤袋长度对脉冲清灰性能的影响,得到这4个影响因子的二次多项式预测模型,并进行优化。结果表明,喷吹压力为0.3 MPa,喷吹高度为0.2 m,滤袋直径为0.16 m,滤袋长度为6 m时,内外压差峰值最优,优化结果与仿真模拟结果相差小于3%。研究结果为袋式除尘器脉冲清灰系统的设计与优化提供了重要参考。