基于CFD的三相内循环生物流化床操作参数影响的分析

建立了气-液-固三相内循环流化床的数学模型,验证了流体力学CFD模拟技术应用于气、液、固三相流化床操作中的可行性,探讨了表观气速和固体装载率等操作参数对气含率以及液体循环速率的影响,结果表明,随着固体装载率的增大,气含率先增大后减小,在13%处取得最大值。当表观气速在0~0.05 m/s时,气含率随着表观气速的增大而增大,在0.05 m/s处达到最大值,表观气速大于0.05 m/s时,气含率不再随着表观气速的增大而增大,而是基本保持不变。液体循环速率随固体装载率的增大而减小,随表观气速的增大而增大。在以气含率、液体循环速率作为约束条件的情况下,流化床反应器的最佳固体装载速率为13%,最佳表观气速为0.05 m/s。     

软锰矿浆烟气脱硫反应器内气-液两相流的数值模拟

为了揭示喷射鼓泡反应器内流动结构和气液分散特性,为该反应器的优化设计提供理论指导,应用计算流体动力学(CFD)方法对反应器内气液两相流动结构进行了数值模拟,并提出气含率方差概念用于定量描述气相分散程度。着重考虑了搅拌转速和表观气速对通气功率、整体气含率和气相分散程度的影响。结果表明:流场的重要特征与前人的类似实验结果和数值模拟结果一致;数值模拟能很好地捕捉了六直叶圆盘涡轮桨的气穴现象;气穴现象会导致通气功率降低且不利于气液混合;整体气含率随转速和表观气速的增加而增大,但从气液混合与能耗的的角度考虑,搅拌转速宜采用200～300 r/min,表观气速为0.04～0.06 m/s。     

浸没式膜生物反应器中气含率的研究

通过对浸没式膜生物反应器中总平均气相含率、下降区气含率和上升区气含率的测量和研究,实验表明:反应器运行的适宜工况流量为:100~300 m3/h之间,曝气量:2.5~7.5 m3/h;验证了静压差法测量气含率的方法在膜生物反应器中的适用性;根据测量数据分析得出膜生物反应器中总平均气含率随曝气量的增大而增加,整个下降区气含率及计算得到的上升区气含率都稳定增大,但下降区内部每段气含率呈现余弦曲线的变化规律。     

桨叶埋深与液面高度对JBR内气-液混合影响的数值模拟

为了获得软锰矿浆烟气脱硫工艺的最佳运行工况,应用计算流体动力学(CFD)方法对其吸收设备——喷射鼓泡反应器(JBR)内气液两相流动进行了三维数值模拟.在FLUENT软件中采用标准k-ε湍流模型与Eulerian多相流模型模拟了喷射鼓泡反应器内流场和气液分散特性,并应用气含率方差的概念定量描述气相的分散程度.着重考虑了上桨埋深和液面高度对整体气含率与气含率方差的影响,并对气含率方差与上桨上下含气区高度比R的关系进行了分析.结果表明,流场的重要特征与前人的类似实验结果和数值模拟结果一致.上桨埋深与液面高度对JBR内整体气含率和气相的分布具有显著影响.整体气含率随上桨埋深的增加而减小,而随着液面高度的增加,整体气含率先增大后减小.气含率方差随上桨埋深的增加而增大,随高度比R的增大而减小.综合分析认为液面高度取260～280 mm为宜,以R约为2确定上桨埋深.     

一种新型复合式生物流化反应器混合特性的研究

对新型蜂窝状断面复合生物流化反应器进行了液体循环速率和水力停留时间分布曲线的测定，实验表明新型反应器具有抗冲击负荷强，接近CSTR反应器的特点，反应器随气量增大、载体投加量减少和进水量减少而更近似于CSTR反应器，通过理论分析，证明了影响液体循环速率的参数主要有气体流量(气含率)、反应器沿程和局部阻力系数以及Ad/Ar，并且得出液体循环速率与反应器高度的0．5次方成正比。     

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.     

应用多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水

在天津××化工厂建立了一套反应器有效体积为80m3的低高径比、多导流筒气升式环流生物反应器处理化肥工业含氨废水的装置。针对影响生物硝化效果的影响因素气液比、水力停留时间进行了考察,得到了操作的优化条件气液比为50∶1,水力停留时间为5h。在此条件下,该装置对废水中的COD_(Cr)和NH4+-N的去除率分别在75%和98%以上,出水中COD_(Cr)<50mg/L,NH4+-N<10mg/L。     

内循环式生物反应器氧传质及流态特性研究

通过气-液两相普通流化床和内循环式生物反应器(DTBR)的对比研究,发现DTBR具有更好的氧传质能力和氧转移效率。本试验条件下,当表面气速为0.29cm/s时,DTBR的(KLα)20和E4值分别为普通流化床反应器的1.2倍和1.3倍。通过研究影响DTBR混合特性的主要因素,发现表面气速的影响最大,表面液速的影响最小。其它条件相同,表面气速分别为0.29和0.074cm/s时,DTBR的循环时间分别为12s和16s,混合时间分别为76.2s和91.8s。      

气升式环流生物反应器的流体力学及传质特性

本文从气泡运动及气含率、液体循环汽－液传质、反应器能耗分配几方面概述气升式环流反应器方面的最新研究进展，在此基础上．指出进一步研究的重点与方向。     

蜂窝陶瓷固定化细胞气升式内循环生物反应器的水力学特性

在鼓泡塔式 (BubbleColumns ,BC)和气升式循环 (AirliftLoop ,AL)生物反应器基础上 ,于内循环管中加装蜂窝陶瓷载体 ,开发出蜂窝陶瓷固定化细胞的气升式内循环生物反应器 (Internal Airlift Loop Bioreactor with Cells Immobilized onto Ceramic Honeycomb Support,IALBR-CICHS) .采用示踪技术通过测定反应器的水力停留时间分布来考察上述 3种反应器的有效工作体积和反应器内走旁路流体的比例 .实验和理论分析表明 ,IALBR-CICHS可大大提高反应器的有效工作体积 ,减少流体走旁路的比例 .     

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...     

气提升交替循环流复合滤池的流体力学和氧传质特性研究

气提升交替流复合滤池（AALCF）在气提升循环流化床（ALR）和曝气生物滤池（BAF）研究基础上发明的一种新型生化反应器。通过该反应器,研究了其流体力学和氧传质特性以及它们的主要影响因素,即气体流量和颗粒滤料层高度。结果表明,气体流量对反应器内液体流速、循环时间、气含率以及氧传质系数均有线性的影响;而随着颗粒层高的增加,液体流速会减小从而循环时间延长,但其对气含率的影响并不明显,另外。氧传质系数随之呈现先增加后减小的趋势,且在颗粒层高为15cm时可达最大值。     

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.     

内循环颗粒污泥床硝化反应器流体力学特征研究

对内循环颗粒污泥床硝化反应器中的气含率和液体运动速率进行了试验研究 ,建立了分别基于流体力学平衡原理及反应器能量输入与消耗平衡方程的气含率和液体运动速率的机理性数学模型 .根据试验数据 ,在相对误差分别为 4 78%和6 5 3%的情况下对上述模型进行了参数估计 .在实际运行中 ,通过所建模型对反应器中的气含率和液体运动速率进行有效调控 ,可实现反应器的高效稳定运行.     

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.     

空气提升内循环生物流化床反应器动力学研究

进行了空气提升内循环生物流化床反应液体内循环速度,有机的降解动力学,载体表面生物膜脱落与增工动力学的研究,结果表明,内循环生物硫化内不速度分别与反应器高度及升流区表观气速ｕｇ０．５次方成正比,当内循环流量很大时,反应器可视为ＣＳＴＲ;生物膜的脱降率分别与ｕｇ及膜厚δ的次方,载体数量的２／３次方成正比。     

气泡直径对气-液-污泥流态及污泥颗粒化的影响

通过建立三维Eulerian-Eulerian模型,用计算流体动力学模拟了鼓泡好氧活性污泥反应器中,不同气泡直径下气-液-污泥三相流的流态,分析了反应器内的流体动力学特性,并研究了其对污泥颗粒化的影响机理.结果表明：曝气头表面的孔径大小与反应器中气含率负相关,而与污泥所受的水力剪切速率正相关.气相、液相速度与曝气头的孔径和表观气速正相关.反应器中的流态由尺度较大的环流和尺度较小的旋涡构成.随着表观气速和入口气泡直径的增加,液相和颗粒的流态均由尺度较大的环流转变为尺度较小的旋涡.相同曝气孔径时,液相与颗粒的流态之间存在差异,且气泡直径越小,表观气速越大,两者的差异越明显.为满足好氧污泥颗粒化所需的凝聚条件,反应器中曝气头孔径应大于1mm.