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。     

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。     

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.     

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%。     

气动乳化脱硫筒内气液两相流动的数值模拟

为直观地了解和分析脱硫筒内部气液两相的混合与流动规律,采用CFD仿真软件对某公司大型湿法脱硫塔内气动乳化脱硫筒内气液流动进行数值模拟,分析了加装湍流器、改变湍流器角度以及喷雾锥角对脱硫筒内气液两相流动混合的影响;选用可实现的k-ε湍流模型和DPM模型,结合SIMPLE算法对气、液两相进行数值模拟。模拟结果显示,增设湍流器与提高喷雾锥角能够有效提高气液两相紊动混合度,提高脱硫反应的传质效率。流场分布、气液混合与能量损失等的模拟结果表明：当湍流器角度为30°~36°时,加装湍流器的效果最佳;当喷雾锥角为120°~180°时,系统内喷淋液分布比较均匀,与烟气的混合比较充分,有利于脱硫反应的进行。以上研究结果可为大型电厂脱硫塔中气动乳化脱硫筒设备的设计制造与运行管理提供参考。     

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。     

输煤皮带转载点密闭罩流场模拟与结构优化

为了研究输煤皮带转载点密闭罩内流场对吸尘效果的影响,采用Fluent软件对某转载点密闭罩内气固两相流动情况进行了数值模拟。通过气流分布和煤尘浓度分布的分析,发现溜槽转折处较大的气流偏转会增加煤尘起尘量和导致局部煤尘积聚,吸尘罩的开口角度对吸尘效果也有较大影响。为了疏导气流并加强吸尘效果,提出了溜槽转折处和吸尘罩的结构优化设计方案。研究表明,改进后气流分布更加均匀,吸尘效果有所提高,从而为转载点密闭罩的优化设计提供了参考。     

新型离心式脱硫塔气液两相流数值模拟

利用FLUENT软件和SIMPLE算法对新型旋流脱硫塔的气液两相流场进行了数值模拟。计算中气相采用了RSM湍流模型,颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型。分析结果表明,气相流场具有强旋流特性;喷射液滴的直径、喷淋量和烟气流速影响其在塔内的分布:喷射液滴粒径越大、喷射量越小、烟气流速越大,入口段降温越少;塔体上方截面平均浓度随液滴粒径的增加而降低,随液气比的增加而增加,随烟气流速的增加会先增加至最高值然后降低。喷淋液滴在其他运行参数不变时,平均粒径范围为0.5～1 mm,会对进口烟气起到较好的净化与降温的作用,并使塔体上方喷淋液滴在截面z=4.15 m处浓度分布均匀且覆盖率高;在保证液滴粒径较小时,通过降低烟气流速或增加喷淋量可提高液滴喷淋覆盖率,使得烟气与喷淋充分接触。计算得到的气相流场分布与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据。     

SMBR内气液两相流三维CFD模拟

应用CFD软件Fluent对浸没式膜生物反应器(submerged membrane bioreactor,SMBR)内气液两相流进行数值模拟研究,重点考查曝气系统的改变对气液两相流态的影响,并结合PIV实验验证模拟结果,从而为反应器的优化设计及膜污染的控制提供理论依据。模拟结果表明,SMBR内曝气强化了气液两相紊动,膜表面液相速度沿反应器高度增加且形成循环流动,有利于膜面污染物的脱落;反应器内气含率分布不均匀,出现死区,不利于微生物的生长;经实验验证,模拟结果吻合良好。     

PCF型湿式除尘脱硫器气液流场数值模拟

利用FLUENT6.3对PCF型湿式除尘脱硫器装置内的三维气液两相流场进行数值模拟,分析装置内气液两相分布特性。模拟结果表明,PCF装置内的导流板对气液两相的分布特性影响显著,使气相分布更加均匀。导流板和自激通道是引起装置压力损失的主要原因。PCF装置的套筒式结构有效地减少了烟气带水问题,并减少了除雾器的安装,使除尘器的结构更加简单。模拟结果对设备的优化设计和实际运行有一定的指导作用。     

气升式反应器气液两相流流态特性模拟

为了研究曝气强度对气升式反应器内气液两相流特性的影响,组合多相流Eulerian—Eulerian模型和液相Standardk-ε湍流模型,运用Fluent软件建立了气升式反应器内气液两相流的三维非稳态数值模拟。在曝气管布局方式一定的情况下,模拟计算获得了反应器内x轴截面处不同径向位置的气含率、液速分布情况,计算结果表明,在本文研究的曝气强度范围内,气含率随着曝气强度增加而增加,越靠近曝气池底部,升流区局部气含率越高,且气含率值波动较大;随着曝气强度的增加,曝气孔附近液速增加较明显,但随着气液两相流的上升,液速增加幅度降低;同时采用粒子图像测速（PIV）技术对液相速度进行了实验研究,实验结果与模拟结果吻合性较好。     

湿式烟气脱硫喷淋塔内部流场数值模拟研究

以300MW机组湿法烟气脱硫喷淋塔为研究对象，利用计算流体力学通用软件对其内部两相流场进行模拟。气相湍流由标准κ-ε模型描述，喷淋液滴由拉格朗日颗粒轨道模型描述。预测了无喷淋和有喷淋2种条件下的气相湍流流场分布、沿塔高方向不同截面上的气速分布以及喷淋液滴的轨迹。模拟结果表明，引入喷淋液后，出口截面气速分布明显均匀化，其最大值由无喷淋时的12m／s降至6m／s。该最大值出现在靠近塔壁处，是由塔壁附近喷淋密度较低造成的，可通过改进周边喷嘴的布置方式及喷嘴型式进行优化。     

新型湿法除尘除有害气体斜板塔的流场分析

研究对象为2种新型湿法除尘除有害气体的斜板塔:矩形斜板塔和伞罩形斜板塔.为了观察塔内流场分布规律,运用CFD(计算流体力学)软件,气相采用标准K-ε湍流模型描述,液相采用颗粒轨道模型描述,对2种新型塔内气液两相流动进行了数值模拟.预测了无喷淋和有喷淋两种情况下的气相湍流流场,不同空塔气速不同液气比的塔内压力损失.结果表明:采用中心出口的圆柱型塔可以有效地避免气体"死区"的产生;新型斜板塔能有效地增大气液接触面积,延长气体的塔内停留时间;加入喷淋液体以后,气相流场明显均匀化.该模拟也为塔体的进一步优化设计提供了依据.     

3种内筒溢流型溶气罐结构改进设计方案的溶气性能对比分析

溶气罐是溶气释放式微气泡发生系统的关键设备,其中内筒溢流型溶气罐具有结构简单、成泡粒径小等优点.提出了3种内筒溢流型溶气罐的结构改进设计方案,并对其在不同操作参数下的溶气性能进行了对比分析.为克服通过测量释气量间接表征溶气量所带来的系统误差,建立了在线带压测量溶解氧的方法,并以空气在水中溶解量的变化率(即溶气效率)来直...     

膜生物反应器内流场动力学特性的PIV实验研究

浸没式膜生物反应器系统内膜面附近的气液两相流动力学特性对控制浓差极化和膜污染具有重要影响。应用粒子图像测速(PIV)技术对浸没式膜生物反应器内近膜面的液相流场动力学特性进行了研究。采用相分离技术灰度分辨法将通过PIV技术得到的气液两相流场图像中的液相速度场进行辨别,得到膜面附近的液相流场数据,并应用Tecplot软件计算得出液相流的涡量特性。在3 mm曝气孔径,2.5、3.0、3.5、4.5、5.5和6.5 m3/h 6种曝气强度下分析了膜面附近的液相速度场和涡量场。结果表明,曝气强度对液相流场和涡量场的影响较大,在一定范围内增加曝气强度可以使得液相速度和涡量增加,同时,分析了3 mm孔径下圆帽状气泡的动力学特性。研究结果为膜生物反应器系统的优化设计提供了研究经验和实验数据。