內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器流動(dòng)特性的數(shù)值模擬研究.pdf

1、作為第三代厭氧反應(yīng)器的重要代表工藝之一,內(nèi)循環(huán)厭氧反應(yīng)器(簡(jiǎn)稱IC反應(yīng)器)處理效能高、運(yùn)行穩(wěn)定、容積負(fù)荷高并能產(chǎn)生可利用的甲烷能源,已在工業(yè)廢水處理方面得到了廣泛應(yīng)用。而由于目前對(duì)IC反應(yīng)器的研究大多都是對(duì)于反應(yīng)器處理廢水的工藝研究,很少有研究反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)特性,而流動(dòng)特性對(duì)IC反應(yīng)器的廢水處理效果卻有很大的影響,因此,采用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)IC反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)特性進(jìn)行數(shù)值模擬研究具有很大的參考價(jià)值及理論意義。
　　 本文首先簡(jiǎn)

2、單介紹了IC反應(yīng)器的基本結(jié)構(gòu)、工藝原理、優(yōu)點(diǎn)以及計(jì)算模型中所需要運(yùn)用的基本理論、方程,通過對(duì)國(guó)內(nèi)外的IC反應(yīng)器的應(yīng)用現(xiàn)狀和計(jì)算流體力學(xué)方法在厭氧反應(yīng)器上的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié),提出了本課題研究的意義及主要內(nèi)容。本文主要研究了IC反應(yīng)器中第一厭氧反應(yīng)室和內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的流動(dòng)特性,研究結(jié)果表明:
　　 (1)當(dāng)三相分離器的折板角度和三相分離器的安裝高度一定時(shí),在第一厭氧反應(yīng)室的底部區(qū)域,液體速度和湍動(dòng)能無明顯變化,但壓力隨著迭代時(shí)間的增加而減

3、小,氣含率則隨著迭代時(shí)間的增加而增大;而在三相分離器區(qū)域,壓力和氣含率都隨著迭代時(shí)間的增加而減小,液體速度則隨著迭代時(shí)間的增加而增大,且在該區(qū)域的湍動(dòng)現(xiàn)象也更明顯。
　　 (2)當(dāng)三相分離器的安裝高度一定而三相分離器的折板角度改變時(shí),研究發(fā)現(xiàn)在第一厭氧反應(yīng)室的底部區(qū)域,壓力、湍動(dòng)動(dòng)能、液體速度以及氣含率均隨著三相分離器折板角度的增加而增大;而在三相分離器區(qū)域,湍動(dòng)動(dòng)能和液體速度仍隨著三相分離器折板角度的增加而增大,但氣含率卻減小

4、,壓力則呈現(xiàn)出非線性特性。而且三相分離器的折板角度越大,在反應(yīng)室內(nèi)就越容易出現(xiàn)湍動(dòng)現(xiàn)象,回流也越明顯。
　　 (3)當(dāng)三相分離器的折板角度一定而三相分離器的安裝高度改變時(shí),研究發(fā)現(xiàn)在第一厭氧反應(yīng)室的底部區(qū)域,壓力和氣含率隨著高度的增加而先增大后減小,而湍動(dòng)動(dòng)能和氣液速度則變化較小:而在三相分離器區(qū)域,壓力則隨著高度的增加而增大,湍動(dòng)動(dòng)能和液體速度卻減小,氣含率仍是呈先增大后減小的變化規(guī)律。
　　 (4)對(duì)IC反應(yīng)器中的內(nèi)

5、循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行三維數(shù)值模擬,研究發(fā)現(xiàn):采用計(jì)算流體力學(xué)的方法對(duì)IC反應(yīng)器內(nèi)流動(dòng)特性進(jìn)行模擬具有一定的可行性,模擬出的流動(dòng)特性與實(shí)際的流動(dòng)特性相同,并在反應(yīng)器內(nèi)成功完成了液體的內(nèi)循環(huán)。
　　 (5)通過改變反應(yīng)器的入口氣體速度研究了反應(yīng)器內(nèi)的流動(dòng)特性的變化情況,研究表明,IC反應(yīng)器內(nèi)的湍動(dòng)動(dòng)能分布、軸向速度分布以及徑向速度分布受氣體的入口速度影響程度較小,但I(xiàn)C反應(yīng)器底部區(qū)域內(nèi)的壓力隨著氣體入口速度的增加而減小,而三相分離器區(qū)域以及