一、内循环气升式反应器内各分区的流动特性(论文文献综述)
艾胜书[1](2021)在《基于气升式微压双循环多生物相反应器的寒区城市污水处理性能及机理研究》文中提出传统生物脱氮除磷工艺在完成脱氮除磷过程,多数是在两个或多个独立的反应装置中进行,或是在时间上造成交替好氧和缺氧环境的同一个反应装置中进行,工艺存在建设投资和运行费用较高,占地面积大等特点。而寒区城市污水处理往往还存在冬季低温运行不稳定、进水碳氮比低和耐冲击负荷能力差等问题。本文在总结污水生物脱氮除磷理论与技术研究和应用的基础上,从构建反应器内混合液循环流态强化活性污泥性能和提升物质传递利用效率的角度出发,研制了一种在同一空间内同时存在不同氧环境原位污染物同步去除的气升式微压双循环多生物相反应器(Airlift Micro-pressure Dual-circulation Bioreactor,AL-MPDR)。为了探明AL-MPDR的污水处理性能及污染物同步去除机理,为反应器的推广应用奠定理论与技术基础,本文开展了反应器流场特性研究和不同规模城市污水处理性能研究。首先,利用数值模拟和反应器实测手段研究了AL-MPDR的流场特性。研究表明:数值模拟的反应器液相循环流态随着曝气强度增大逐渐呈现中间流速低,四周流速高趋势,且在曝气量为0.6m3/h时,液相循环流态最稳定,中心区域流速最低,并以反应器主反应区几何中心呈均匀对称分布。通过流态清水验证试验进一步证明了反应器内能够形成循环流态,且循环时间随曝气强度增大而变小。而受反应器内液相流态的影响,反应器内不同区域标准氧总转移系数KLas差异也较大,在曝气量为0.6m3/h时,KLas变化差异最大,外围区域达到0.4529,中心区域只有0.1822,此时的液相流态最稳定。也正因为反应器内的特殊循环流态,致使反应器具有了以中心区域溶解氧值低、外围区域溶解氧值高的氧梯度分布规律,和中心区域高、外围区域低、反应器出口更低的污泥浓度分布规律的流场特性。在结合反应器流场特性研究的基础上,对反应器污染物同步去除性能及机理进行研究。研究表明:在曝气强度分别为0.104 L/(min·L)、0.156 L/(min·L)和0.208 L/(min·L),水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)分别为8h、10h、12h和14h的运行条件下,AL-MPDR均表现较强的碳氮磷同步去除效果,并以同步硝化反硝化的脱氮机制完成了氮的去除。反应器内的氧梯度环境是影响反应器内不同区域微生物群落存在差异性的主要因素,特殊的流场特征使反应器内同时富集了具有硝化功能的Haliangium和Nitrospira、反硝化功能的Acinetobacter和Zoogloea、以及反硝化除磷功能的Rhodoferax和Aeromonas等多种功能菌属完成污染物的同步去除,且系统具备完整的有机物、氮磷代谢途径。针对我国城市污水存在低温、低C/N的特征,结合AL-MPDR具有的流场特性及脱氮除磷机制,分别研究了低温和低C/N下的AL-MPDR污染物同步去除性能及机制。研究结果表明:针对我国北方城市污水四季温度变化大特点,采取常温低污泥浓度、低温高污泥浓度的运行模式。反应器稳定运行后出水COD、NH4+-N、TN和TP分别保持在40mg/L、5mg/L、15 mg/L和0.5 mg/L以下,仍保持较强的污染物同步去除性能。低温下反应器内TTC脱氢酶活性降低,胞外聚合物含量增加。但随着温度的降低和运行条件的改变,反应器内Bacteroidetes、Gemmatimonadetes、Nitrospirae和Firmicutes菌门相对丰度增大,一些耐冷、嗜冷菌属,如Flavobacterium、Zoogloea和Rhodobacter相对丰度也明显增大。此外,Haliangium、Nitrospira和Aeromonas等脱氮除磷功能菌群的相对丰度也略有增加。这些功能菌属在反应器内富集,形成优势菌群,保证了反应器低温运行效果。在进水C/N比为3.2~9.4之间运行条件下,反应器均保持较高的有机物、氮磷污染物同步去除能力。随着C/N比降低,反应器内活性污泥沉降性能并未受到显着影响,只是小粒径污泥占比越来越多,但反应器内同步硝化反硝化效果并未受缺氧微环境的影响,此时的平均SND率仍为88.67%。反应器内微生物群落丰度和多样性随C/N比降低均略有升高,Denitratisoma、Thauera和Aeromonas等特殊功能菌属在反应器内富集,并且相对丰度提高,使系统可能存在短程硝化反硝化、自养反硝化和反硝化除磷等生物脱氮除磷机制,进而大大降低了反应器生物系统对碳源的需求,确保了反应器在低C/N比下的运行效果。在实验室小试研究基础上,对AL-MPDR装置进行了为期368天的现场中试性能研究。结果表明:在进水水温为6.9~16℃,COD、NH4+-N、TN和TP分别为111.30~2040.00mg/L、5.33~15.15mg/L、14.31~40.97mg/L和1.89~13.12mg/L的水质、水温波动较大的情况下,中试运行出水各项指标均优于(GB18918-2002)一级A排放标准,表现出较高的污染物同步去除效果及较强的抗冲击负荷能力。中试的AL-MPDR装置内混合液流态更趋于稳定,反应器内微生物群落具有较高的丰度和多样性,且不同区域微生物群落差异性较大。相比传统生物脱氮除磷工艺,AL-MPDR具有相似的优势菌群结构,不同的是相对丰度占比较高的优势菌门数量更多。在中试装置内同样富集了具有脱氮和除磷功能菌属,如Thermomonas、Terrimonas、Dechloromonas、Thaurea和Dechloromonas等。
吴松[2](2021)在《基于Fluent精炼大豆油废水生物处理反应器设计与初步放大》文中提出精炼大豆油废水由于有毒物质少、可生化性好的特点,利用发酵性丝孢酵母对其进行处理取得了较好的效果。为了实现该技术的进一步工业化应用,研发高效低能耗的废水处理反应器是关键。工业化废水处理反应器的开发需要经过小试、中试等逐级放大研究。解决发酵性丝孢酵母细胞受到的剪切破坏和精炼大豆油废水中难处理的“水包油”结构等问题是设计反应器的主要难点。为了探究发酵性丝孢酵母的可耐受剪切应力、实现精炼大豆油废水生物处理反应器的初步放大以及解决废水中“水包油”结构,本论文以Fluent数值模拟结合实验的方法对实验室内5 L搅拌式反应器进行了研究,确定了发酵性丝孢酵母生长的可耐受剪切应力,并在此基础上设计了一个适合发酵性丝孢酵母生长的5 L气升式反应器,再利用几何相似放大原理搭建一个32 L气升式反应器,并分析气升式反应器的初步放大效应,最后为32 L气升式反应器设计一个能够对精炼大豆油废水中难处理的“水包油”结构实现破乳的新型旋流板型内构件。取得如下结果:在5 L搅拌式反应器内得到发酵性丝孢酵母的可耐受剪切应力为3.45 Pascal,精炼大豆油废水的COD和含油量去除率分别达到了95.81%和88.09%,发酵性丝孢酵母的生物量,油脂产量和油脂含量分别为9.15 g/L、4.60 g/L和50.30%。新设计的5 L气升式反应器的最佳高径比和外筒与导流筒的直径比分别为6.294和1.6,最佳底隙高度为20 mm,对5 L气升式反应器利用几何相似原理放大后得到32 L气升式反应器。根据对反应器放大前后流场和废水处理效果的对比研究发现,5 L和32 L气升式反应器内筒中气含率的体积分数相差0.35%左右,最大液体速度相差0.38 m/s左右;在表观气速相近和接种量相同的情况下,5 L和32 L气升式反应器内最大菌体生物量浓度相差2.26g/L,废水最大COD去除率相差14.89%。根据探究反应器内的流场分布和废水生物处理结果,发现初步放大效应不仅直接影响反应器内的流场,还进一步影响着菌体生长和废水处理。在32 L气升式反应器内新型旋流板的最佳叶片仰角和个数分别为45°和8个,安装位置为距导流筒底部150 mm处。与传统气升式反应器相比,旋流板气升式反应器的废水处理时间缩短了8 h,COD去除率提高了5.10%,油脂含量提高了9.55%。“水包油”结构中的油滴从原来的16μm被破碎为2.5μm。
方国栋[3](2021)在《气升式环流反应器放大及结构优化研究》文中进行了进一步梳理气升式环流反应器是环己烷无催化氧化生产环己酮的关键反应装置,其气液流动特性对物料的混合、传质和反应进程具有重要影响。本文从实验和CFD模拟两个方面对气升式环流反应器内流场、气含率和传质系数等进行了研究,旨在为反应器放大和结构优化提供指导。环流反应器冷模测试表明,随着表观气速的增大,反应器内气含率和液速均增大;多孔分布板能有效破碎气泡,提高气含率和气相分布均匀性,但也会使得液速有所减低。针对开发中的国内规模最大的129m3环己烷无催化氧化工业气升式环流反应器,建立了环流反应器数值模拟计算模型,在两相流基础上耦合群体平衡模型和传质模型,对气液流动和传质规律进行了CFD模拟研究。模拟结果表明:气相在反应器径向上的分布不均匀,靠近导流筒壁呈偏流流动;表观气速越大,流场波动更为剧烈,更多气相夹带进入下降段;导流筒对气液两相分离影响较大;气液分离区高度主要影响气液分离区流型分布。为了改善气相偏流,在上升段安装了多孔分布板,研究了分布板及其结构参数对流动和传质规律的影响。模拟结果表明:添加分布板能够提高气相径向分布均匀性,强制破碎气泡,提高反应器气含率,实现传质强化;综合考虑气含率、液速和传质系数,该反应器下分布板最优开孔率确定为50%,最优开孔孔径为4 mm,最优安装位置为上升段底部,最优安装板数为2。
孙伟楠[4](2020)在《湿地水环境水力原位生物修复方法及效能研究》文中指出湿地具有多种重要的生态功能与重大的社会经济价值,随着城镇化与工业化的快速推进,湿地水环境污染问题日益严重,对于污染湿地水环境的治理修复刻不容缓。大庆市龙凤湿地是我国最大的城中湿地,其水环境状况在大庆市资源开发、人类生活、农业生产的影响之下每况愈下,对龙凤湿地水环境进行改善修复迫在眉睫。本研究在现阶段水环境修复方法的基础之上,结合气升式反应器机理,开发出以水力驱动的可原位同步修复龙凤湿地水环境底泥及水体污染的有效方法。通过CFD模拟技术探寻了该反应技术内在的能量场及各相间扩散分布;通过小型反应装置模拟水力原位生物修复方法,根据水体及底泥各污染指标的降解效果确定了最佳的修复条件通过反应器试验对比普通曝气方法研究了该技术方法对于水体及底泥各污染指标的降解效能;。研究表明:流场中叶轮的转矩与流体的来流速度、密度、叶轮的内外径、高度、叶片翼型的基本参数(安装角、稠密度,相对厚度、)有关;流体在流经轴流叶轮时,压力在轴向上由下而上总体呈下降趋势,总体速度呈先上升后下降趋势,叶轮旋转对于局部压力场和速度场均有影响。流体压力呈径向对称分布,在叶轮进口处,压力由叶轮外部至内略有增大,在轴心处达到最大值,此时速度最小,在叶轮中部及出口,压力由外壁面至叶轮边缘逐渐减小,在出口轴心位置达到最小。流体速度在叶轮中部时最大。水力原位生物修复体系内流场在气体速度入口处速度最大,进入上升区域压力变小,速度变大,在液面处,气泡破碎,少量气泡随流体进入下降区继续流动。轴流叶轮和搅拌器的搅拌作用会影响流场流线,使得流动呈螺旋形。反应器底部主要以泥相为主;反应器中部,以水相为主,气相含量随着上流高度的增加逐渐增多。对水环境修复条件进行正交优化试验,得出曝气及搅拌时间是水体COD、TP降解效能、底泥厚度削减量与底泥G值增长率的主要影响因素,影响水体NH3-N和TN降解率的主要因素为曝气强度,影响底泥有机质削减率的主要因素为搅拌位置。本模拟试验得出水力原位生物修复方法对水环境修复的最佳条件组合为搅拌高度为5cm,时间为9小时,曝气量为6L/min。水力原位生物修复方法可有效改善水环境表观指标、降解有机污染物与营养盐,提升恢复水环境自我修复能力。试验后,水体透明度明显增加,底泥表面形成氧化层,底泥厚度削减量达到6.5cm。底泥有机质降解量达到27.33%,水体COD降解率达到80.9%;水体NH3-N、TN、TP降解率分别达到76.0%,79.0%,69.2%,水体溶解氧浓度提升至4.26mg/L左右;底泥微生物的可生物降解能力G值的增长率达到328.45%,水环境自净能力明显提升。
杨涛[5](2019)在《络合铁法脱硫环流式反应器的数值模拟与分析》文中提出络合铁法脱硫作为一种绿色高效的天然气净化工艺,在处理小规模中低潜硫含量的酸气方面表现优异,该工艺中环流式反应器以其低能耗和高传质效率在CO2捕集、石油化工、生物发酵和污水处理等方面有着广泛应用。本论文主要以CFD模拟为研究手段,以环流反应器为研究对象,主要分析气液两相流场特性及影响因素,并进一步研究气泡行为、分析传质区域及传质效率,最后探究气液固三相流场分布、传质特性和反应特性。根据现场装置数据和Aspen模拟数据,建立了环流反应器三维物理模型,获得基于现场反应器结构尺寸的反应停留时间为0.1h,满足循环效果的液相循环速度为1.0440m/s。通过引入Eulerian多相流模型、标准k-ε模型描述气液湍流运动并考虑虚拟质量力和曳力影响,建立环流反应器内气液两相流动数值模拟模型,进行高质量网格划分和求解算法优化。研究了操作参数和结构参数对气含率和液相循环速度的影响情况,得到双气流自循环流场,结果表明反应器内流场分布均匀且存在明显的区域差异,在径向和轴向存在“粘滞”效应和“断点”现象,得到满足循环效果的操作参数:空气表观气速为0.8668 m/s和结构参数:导流筒直径为1.1 m和高度为4.0 m。同时加入群体平衡模型和气泡聚并破碎模型对气泡尺寸分布和气泡界面浓度分布进行了分析,分析表明气泡上升过程中,升液区气泡尺寸增加,降液区气泡尺寸平稳波动;反应器内以大气泡为主,小气泡主要分布在气体喷射区和液相湍动涡流处,该区域气泡界面浓度大,传质面积大,传质效率高;空气表观气速增加不利于传质,中等气泡趋向于聚并为大气泡,在空气表观气速为0.8668 m/s时处于破碎-聚并平衡。基于气液相流场和气泡行为加入组分输运模型、双膜传质理论和氧化还原反应机理,得到反应器内各组分分布、传质速率和反应速率,分析表明加入反应后反应器内流场分布更加均匀,气含率增加,液相循环速度降低,传质和反应过程主要集中于小气泡存在的气体喷射区和液相湍动涡流处。液相体积传质速率主要受气含率和液相平衡浓度影响,H2S液相体积传质速率比O2液相体积传质速率小一个数量级;反应速率主要受反应组分浓度和反应速率常数影响,H2S氧化反应速率受传质速率控制,Fe2+再生反应速率受溶液循环速率控制。环流式反应器展现了在络合铁法脱硫过程中优秀的流场特性和高效的传质反应速率。通过对环流反应器内气液两相作用,气泡行为研究以及传质反应过程描述,为络合铁法自循环工艺应用于天然气脱硫以及反应器分析、设计提供了一定的理论参考和指导。
文佳佳[6](2019)在《新型MTO反应器内颗粒流动特性实验研究》文中研究指明国内一些学者在气-固体系中安装了环流反应器,并研制出各种结构的气固环流反应器。传统的MTO反应器底部密相区为湍流床,当表观气速超过1.0 m/s时,大量的颗粒被夹带进入到稀相区;在传统流化床的床层上部增加提升管,能够快速引出反应产物,从而减少停留时间,抑制副反应,实现精确控制反应产物的目的。本文在一套底部分别为环流床和自由床的MTO耦合反应器冷态实验装置上,通过实验分别考察了上述两种反应器床层内的颗粒流动特性,确定适合进行MTO反应的反应器形式,为MTO耦合反应器的工业设计和放大提供基础数据,研究结果表明:(1)本文提出的根据提升管气速和充分发展区的压降计算提升管循环量的关联式,通过在提升管冷模实验装置上对其进行验证,得到的计算值与实测值最大平均相对误差为12.51%,即证明了该关联式具有较高的准确性。(2)环流床颗粒密度沿径向分布均匀范围较自由床宽,环流床比自由床更加有利于颗粒和气体的充分接触和混合。相同工况下,自由床提升管循环量大于环流床,且自由床和环流床提升管循环量都随着静床层高度的增加而增加(3)自由床和环流床颗粒整体返混比沿轴向呈先增大后减小的趋势。环流床稀相分离区颗粒局部返混比沿径向均呈中心区较低、边壁区较高的抛物线分布。对于自由床,高的表观气速下,自由床稀相分离区颗粒局部返混比沿径向均呈抛物线分布;低的表观气速较,高的轴向位置,局部返混比沿径向却近似呈中心和边壁高、中部较低的W较形分布(4)在同等的流化风量条件下,环流床比自由床先开始进入湍动流态化,且在床层完全湍动之前,环流床的湍动空间空间大小明显大于自由床。(5)环隙区颗粒环流速度随轴向的高度增加而增加,在环隙气速一定时,环隙区颗粒环流速度随导流筒气速增大而增大。导流筒颗粒向上环流速度沿轴向分布呈先增大后减小的趋势,颗粒环流量随着环隙气速的增加呈现先增大后减小的变化趋势。
高用祥[7](2019)在《气液喷射环流反应器的流体力学研究》文中认为喷射环流反应器(JLR)是一种新型的气液或气液固接触装置,其结构简单、混合与固体悬浮能力强,适用于重油加氢、生物发酵和废水处理等领域,其主要特点是利用气液进料喷射动能和导流筒内外密度差产生强烈的液体内部循环,强化混合与固体悬浮,用于解决工业液相加氢、氧化等强放热反应器中颗粒沉积与热点产生等问题。现有文献中有关喷射环流反应器的流体力学研究多针对小塔径与气液两相体系的情况,涉及大塔径和气液固三相体系的流体力学研究极少,实验与模拟工作都很不充分,特别是尚未见到有关喷射环流反应器放大效应的研究报道。有鉴于此,本文建立了两套((?)200和(?)500)冷模实验装置,针对喷射环流反应器内的流体力学与放大效应展开研究。采用冷模实验测量和计算流体力学(CFD)两种方法系统地考察了表观气速、喷射模式、固含量对平均气含率、气含率分布、液相速度分布、固含率分布、循环速度等流动参数的影响规律,获得了大量基础实验数据,考察了流动参数的放大效应,建立了不同情况下的流体力学模型,为此类反应器的工业设计与放大提供了基础。论文内容包括以下几个方面:1.(?)200气液喷射环流反应器实验研究采用自制的电导探针和Pavlov管在(?)200 mm气液喷射环流反应器中,实验测量了不同表观气速和喷射模式下的平均气含率、局部气含率和轴向液速的径向分布。实验表明,相比于气体单独喷射模式,气液同轴喷射时的气含率、轴向液速和循环液速更高。液速分布比气含率分布更容易达到充分发展,气液同轴喷射模式能促进流动沿塔高的发展。喷射环流反应器气含率略低于气升式环流反应器和一般鼓泡塔,但液体循环速度显着高于后两者,适用于强化固体悬浮与混合的气液固三相反应过程。2.(?)200气液喷射环流反应器CFD模拟建立了大气泡-小气泡-液相三相模型,模型考虑了横向作用力和气泡诱导的湍流,对大气泡相和小气泡相分别考虑了尾涡加速和气泡阻碍效应并对其曳力系数进行修正。对气液同轴喷射模式下的不同表观气速进行了模拟,气含率和轴向液速分布的模拟结果和实验值符合较好,能够模拟喷射环流反应器内上升区和下降区的流动规律。模型反映了反应器内大、小气泡的分布特点。利用CFD手段考察了导流筒位置和尺寸对平均气含率和循环液速的影响,给出了优化的结构参数。3.气液喷射环流反应器的放大效应在(?)500 mm喷射环流反应器中,实验测量了不同表观气速和喷射模式下的平均气含率、局部气含率和轴向液速的径向分布,归纳了平均气含率关联式。CFD结果表明,本文提出的大气泡-小气泡-液相三相模型能够推广至大塔径的气液喷射环流反应器。通过不同塔径的实验和CFD结果比较分析发现,喷射环流反应器具有十分显着的放大效应,气含率不受影响的临界塔径比一般鼓泡塔大。小塔的气含率-气速曲线比大塔陡峭,低气速下小塔气含率低于大塔,较高气速下高于大塔。小塔在实验气速范围内流型为单一的拟均匀鼓泡流;大塔流型随气速增加从拟均匀鼓泡转变为湍动鼓泡状态。4.含小颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟在(?)200 mm含小颗粒(Stokes数St小于1)的连续气液固三相喷射环流反应器内,实验测量了液速和气含率的分布,提出了大气泡-小气泡-浆态相三相流体力学模型,模型对于上升区和下降区的流场模拟和实验结果符合都较好。利用模型预测了不同固含量下的气含率与速度分布,结果表明,在考虑的固含量范围内(Cs≤15 vol.%),气含率随固含量的增加而下降,但液体循环速度却随固含量增加而有所上升。5.含大颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟在(?)200 mm含大颗粒(Stokes数St大于1)的连续气液固三相喷射环流反应器内,采用多种测量手段,考察了表观气速、表观液速、固含量对气含率、轴向液速、气泡特性分布的影响。提出了大气泡-小气泡-液相-固相四相流体力学模型,模拟结果和实验值大体符合。结果表明,喷射环流反应器具有良好的固体悬浮能力;随着固含量增加,气含率、循环液速和气泡浮升速度均减小,流体沿塔高发展延缓,原因是气泡和颗粒间的碰撞作用加剧。
孟振亮[8](2018)在《新型气固环流混合器内颗粒流动及混合特性的模拟研究》文中提出颗粒的流动与混合特性对传质、传热以及反应效率等具有重要影响。相较于鼓泡床,气固环流混合器中颗粒多次循环流动能够有效增强颗粒的对流、剪切与扩散作用,提高颗粒与颗粒之间的混合效率。然而,目前气固环流混合器的研究多集中于宏观的气固流动、传质、传热行为等,对混合器内局部流动、颗粒的混合特性及混合器结构对颗粒混合效果的影响还缺乏深入的认识。此外,混合器中颗粒沿径向的流动较弱、混合效率较低。本文提出了一种导流筒上带有槽孔的新型环流混合器结构,强化了颗粒沿径向的流动及混合,并对该混合器内颗粒的流动及混合特性进行了考察。本文首先采用欧拉-欧拉模型建立了三维流体力学模拟方法,对一种新型导流筒结构的环流混合器内颗粒流动特性进行考察。通过不同模拟参数下的预测值与实验数据进行对比,确定了网格尺度、曳力模型、镜面反射系数以及初始藏量等关键模拟参数。结果表明:与传统均匀化曳力模型相比,基于结构的能量最小化多尺度模型(EMMS)能够更准确的预测实验数据;镜面反射系数为0.5、壁面碰撞恢复系数为0.9以及藏料量为58 kg时,模拟预测数据与实验结果更加接近。采用建立的流体力学模拟方法,考察了导流筒上带有槽孔的新型环流混合器内不同操作条件下颗粒流动特性及混合特性。结果表明,导流筒上开槽之后,槽孔所在截面的压力在导流筒内>槽孔附近>环隙区,有效促进了颗粒在水平截面上的流动与混合。混合器底部区、下料管出口,槽孔所在截面以及气固分离区存在颗粒逆流或者错流接触,形成了环流混合器内多个高效颗粒混合区。在混合器底部,大约5%的板式分布器气体窜入环隙,将近83%的环形分布器气体进入导流筒。随着表观气速的增加,颗粒循环强度增大,但通过槽孔流入环隙的颗粒量比例下降。本文进一步优化了混合器内下料管结构以及开槽高度,结果表明,下料管直径Sc/Sd=0.112、出口高度为0.558 m,槽孔位于0.9 hd时,颗粒总的循环量较大,有利于强化颗粒的混合。优化后的环流混合器内,最终颗粒混合均匀指数可达0.99以上,并且随气速及进料量的变化较小。为了简化新型环流混合器结构,对比分析了导流筒上不开槽孔的环流混合器、非强制环流混合器以及自由床混合器内流体力学特性及颗粒混合特性。结果表明,导流筒上无槽孔时,颗粒在水平截面上的流动及混合较弱。非强制环流混合器内,颗粒有序循环流动较弱,甚至不能形成有效环流,中心区与边壁区之间存在颗粒交换及混合行为,但混合强度较低。与气固环流混合器相比,非强制环流混合器以及自由床内颗粒循环流动较弱,易产生偏流、沟流,颗粒混合效率下降。考察了工业规模环流混合器内流体力学特性及颗粒混合特性,发现工业环流混合器存在颗粒对下料管壁的磨损、下料管窜气、偏流等问题,严重影响了混合器内颗粒的流动及混合性能。本文提出了一种带有锥形挡板的新型下料管出口结构,结果表明,安装有1.11Dc挡板的混合器内,窜气基本消除,偏流明显改善,循环质量流量提高62.5%。最终优化后的工业环流混合器内,混合均匀指数可达0.996,实现了冷、热颗粒的高效混合。
韩越梅[9](2018)在《亚硝化-厌氧氨氧化组合反应器工艺性能研究》文中提出在单一反应器内实现亚硝化(PN)和厌氧氨氧化(Anammox)同步组合脱氮处理污水,可以降低场地面积、设备投入以及运行能耗,一直是世界范围内污水处理领域的研究热点之一。为了实现污水在单一反应器内的PN-Anammox同步脱氮处理,获得较高的去除率,同时降低菌体流失和系统运行控制难度,本文研究设计了一种特殊的组合生物膜反应器。在反应器内设计双筒结构实现合理分区:在导流筒内接种好氧生物膜载体完成亚硝化反应,在导流筒外的环形间隙接种厌氧生物膜完成厌氧氨氧化反应,依靠水力循环作用进行流动传质,最终实现污水的同步组合脱氮。首先在两套实验系统内完成了生物膜载体的挂膜培养,之后将附着有一定厚度的两种载体植入组合反应器内开展PN-Anammox单级组合脱氮实验,考察了反应器脱氮性能与曝气方式等参数的关系。采用数值计算的方法分析了影响生物膜内基质和微生物浓度变化的因素,获得了亚硝化-厌氧氨氧化组合反应器内的传质特性。主要工作如下:(1)种泥培养和生物膜挂膜实验包括两部分:设计完成一套固定床系统实现了厌氧氨氧化生物膜培养,采用出水回流的方式缩短启动时间,提高氮去除率,经过230 d的运行,在系统总氮负荷(NLR)达到3.8kg-N/(m3.d)时氮去除率80%以上,所获得得挂膜载体上生物膜颜色鲜艳,扫描电子显微镜(SEM)下观察可知生物膜结构致密;在序批式生物膜反应器(SBR)系统内进行好氧氨氧化(亚硝化)生物膜的挂膜培养实验,在系统启动阶段采用添加有机物的方式迅速实现了在K1载体上的成功挂膜,经过60 d的运行,获得了 80%的氨氮转化率,SEM下观察可知生物膜厚度达到0.1~0.3 mm。(2)利用内循环气升式生物膜反应器基本结构研究开发了 PN-Anammox组合反应器实现污水的脱氮处理。在导流筒内接种好氧生物膜实现污水的亚硝化反应,导流筒底部曝气提供反应所需溶解氧和水力循环动力;在环形间隙内植入厌氧生物膜实现厌氧氨氧化反应。在好氧菌和厌氧菌协同作用下,经过120 d的运行,在总氮负荷NLR为0.28 kg-N/(m3·d)条件下,总氮去除率达到了 75%,单位质量污泥脱氮能力为2.47 g-N/(g-MLVSS(m3·d))。曝气量对脱氮性能的影响实验结果表明:在相同进水浓度下进气量与反应器有效体积比为0.03 vvm时反应器获得了最大脱氮性能。曝气方式对系统脱氮性能影响明显,间歇曝气方式既能保证亚硝化反应所需的溶解氧又能为水力循环提供充足的动力。常温下运行实验结果表明在较低温度(低于18℃)下,系统氮去除率较低,随着温度的升高系统氮去除能力不断提高。(3)为了深入了解生物膜结构,利用激光共聚焦显微镜对生物膜形态进行观察和三维重构。采用反应-扩散-对流模型建立了用于描述本实验生物膜内微生物生长和传质过程的反应动力学方程并进行了求解。选取了对生物膜生长传质有重要影响的扩散系数、渗流速度和进水浓度等三个参数进行了计算,考察了以上三个参数对溶氧浓度梯度和微生物浓度分布的影响规律。结果表明渗流速度和扩散系数的大小直接影响溶解氧在生物膜内部的渗透深度和微生物生长,渗流速度和扩散系数值越大,溶解氧在生物膜内所能达到的深度越深,微生物浓度增长越明显;进水浓度对生物膜内氧浓度变化的影响也很明显,进水浓度越高,溶氧浓度下降越明显,但进水浓度对微生物浓度影响并不明显。采用溶解氧微电极对组合反应器导流筒内的生物膜进行实验测试,其结果与计算结果吻合度良好。(4)建立了混合传质模型和传质与生物膜耦合动力学模型,对组合反应器内开展的污水脱氮处理过程的混合时间、氧传质和脱氮性能进行了数值求解。对组合反应器内部传质过程的模拟运算结果表明:系统内基质浓度达到均匀所需混合时间约100 s,增大反应器内液相循环速度和轴向扩散系数有利于缩短混合时间;液相和气相两相间氧传质作用不明显,上升区底部和顶部溶解氧浓度保持一致,没有气泡随液相循环流动进入下降区。传质耦合生物膜模型着重考察了影响系统脱氮性能的因素,结果表明增大厌氧/好氧生物膜面积比、循环通量和氨氮表面负荷有利于提高系统脱氮性能。
陈瑜琦[10](2018)在《螺旋筛板式气升式反应器的传质特性及其初步应用》文中认为气升式反应器(Airlift Reactor,ALR)在生物工程、化学工程和环境工程等领域具有广泛应用。不同于机械搅拌罐,通风是气升式反应器唯一的能量消耗源。作为一种节能型的生物反应器,气升式反应器在好氧微生物发酵、合成气生物发酵、氢化反应、氯化反应及Fischer-Tropsch合成过程中有重要应用。近年来,对新型气升式反应器的开发、传质混合及其应用的研究越来越引起研究者和工程师的兴趣和重视。本文主要设计了一种带有螺旋筛板的气升式反应器(ALR-HSP),研究了不同筛板结构,下降段和上升段截面积比(Ad/Ar)和气体分布器的传质及混合特性,并将其初步应用于毕赤酵母的好氧发酵过程中。以气含率、体积传质系数、气泡速度和混合时间为评估参数,分析比较了不同筛板结构(开孔率、螺旋角)气升式反应器的传质特征。装配优化结构的螺旋筛板后气含率(ε)和体积传氧系数(k La)分别提高了3853%和76144%,提出了符合实验条件下的新型气升式反应器中气含率和体积传质系数kLa的经验方程。发现螺旋筛板的开孔率主要影响气液传质特性,螺旋角主要影响混合特性。增加螺旋板中的开孔率可以使更多的气泡破裂成小气泡,从而增加气液比表面积来提高气液间传质效率。较大的螺旋角会导致一些气泡做螺旋流动,因此,流体的切向混合得到增强。研究了气升式反应器内下降段和上升段截面积比(Ad/Ar)对传质(kLa和ε)和混合性能(tm)的影响。实验表明Ad/Ar的增大会减小ε。当Ad/Ar小于0.69时,在同一表观气速下,kLa没有明显差异,因为筛板的存在使k La增加;Ad/Ar大于0.69增时,kLa随Ad/Ar的增大而减小。混合时间随着Ad/Ar的增加而增加。选择了向上通气和向下通气的环形气体分布器和八喷嘴旋切分布器,考察其对传质和混合性能的影响。实验表明,在通气量一定的情况下,向下通气的环形分布器比八喷嘴旋切分布器k La提高了947%,向上通气的环形分布器提高了51117%,通气孔径小的分布器能产生更小的气泡有利于传质和混合,通气角度向上比其他角度的效果要好。为了验证这种带螺旋筛板的气升式反应器的性能,对经典的比欧SSTC-50 L气升式发酵罐进行了改造,结合上述实验设计了新的导流筒和螺旋筛板,选择毕赤酵母作为实验菌种来进行通风发酵。在同一通气条件下,在带螺旋筛板的反应器中发酵时间缩短了4 h,生物量提高了20%,最大生长速率和比生长速率提高了一倍。同时用尾气分析仪测量了O2消耗速率(OUR)和CO2释放速率(CER)。在有螺旋筛板时,OUR和CER在菌体生长期都有明显的增加。初步显示出螺旋筛板式在强化传质效率和反应效率方面的优越性能和实用性。
二、内循环气升式反应器内各分区的流动特性(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、内循环气升式反应器内各分区的流动特性(论文提纲范文)
(1)基于气升式微压双循环多生物相反应器的寒区城市污水处理性能及机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 城市污水处理技术现状 |
1.2.1 城市污水处理技术发展 |
1.2.2 常用城市污水生物处理工艺 |
1.2.3 城市污水处理工艺存在的问题 |
1.2.4 低温城市污水处理技术 |
1.2.5 低碳氮比城市污水处理技术 |
1.3 生物脱氮除磷技术研究 |
1.3.1 传统生物脱氮除磷理论 |
1.3.2 新型污水生物脱氮除磷技术 |
1.4 循环流生物反应器研究及应用 |
1.5 污水生物处理反应器流场CFD数值模拟研究 |
1.6 研究目的、意义、内容及技术路线 |
1.6.1 研究目的、意义及内容 |
1.6.2 研究技术路线 |
1.6.3 创新点 |
第2章 试验材料和方法 |
2.1 试验装置 |
2.1.1 AL-MPDR实验室试验装置 |
2.1.2 AL-MPDR中试试验装置 |
2.2 试验设备与材料 |
2.2.1 主要仪器设备 |
2.2.2 主要试剂 |
2.2.3 试验用水 |
2.3 分析项目与方法 |
2.3.1 常规分析项目 |
2.3.2 非常规分析项目 |
2.3.3 微生物群落高通量测序分析 |
2.3.4 相关参数计算方法 |
2.4 试验方案 |
2.4.1 AL-MPDR流场特性研究方案 |
2.4.2 污染物同步去除性能及机理研究方案 |
2.4.3 低温试验研究方案 |
2.4.4 低C/N试验研究方案 |
2.4.5 中试性能研究方案 |
第3章 AL-MPDR流场特性及污染物同步去除机理研究 |
3.1 引言 |
3.2 AL-MPDR构建 |
3.3 反应器内流场特性研究 |
3.3.1 反应器内液相流态模拟 |
3.3.2 反应器内液相流态清水验证试验 |
3.3.3 反应器内气液传质特性 |
3.3.4 反应器内溶解氧分布规律 |
3.3.5 反应器内污泥浓度分布规律 |
3.4 反应器污染物同步去除性能及机制分析 |
3.4.1 不同曝气强度下污染物同步去除效果 |
3.4.2 不同HRT下污染物同步去除效果 |
3.4.3 反应器内OUR、TTC、EPS分布特征 |
3.4.4 反应器内有机物降解规律分析 |
3.4.5 反应器内氮的转化规律分析 |
3.5 反应器内微生物群落特征及代谢功能分析 |
3.5.1 微生物群落丰度和多样性 |
3.5.2 微生物群落差异性 |
3.5.3 微生物群落组成 |
3.5.4 微生物功能及代谢特性 |
3.6 本章小结 |
第4章 低温对AL-MPDR污染物同步去除性能的影响及机制 |
4.1 引言 |
4.2 反应器运行控制策略 |
4.3 污染物去除性能 |
4.3.1 有机物的去除 |
4.3.2 氮的去除及脱氮机制分析 |
4.3.3 磷的去除 |
4.4 反应器污泥生化性能及菌群特性分析 |
4.4.1 TTC脱氢酶活性变化 |
4.4.2 胞外聚合物特性变化 |
4.4.3 微生物群落与功能分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 低C/N对 AL-MPDR污染物同步去除性能的影响及机制 |
5.1 引言 |
5.2 不同低C/N污染物去除性能 |
5.2.1 有机物的去除 |
5.2.2 氮的去除 |
5.2.3 磷的去除 |
5.3 不同低C/N反应器污泥性能及菌群特性分析 |
5.3.1 污泥沉降性能 |
5.3.2 污泥形态结构 |
5.3.3 污泥胞外聚合物 |
5.3.4 微生物菌群特性 |
5.4 本章小结 |
第6章 AL-MPDR处理城市污水中试性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 污水处理效果 |
6.2.1 运行期间水温变化 |
6.2.2 SS的去除 |
6.2.3 COD的去除 |
6.2.4 NH_4~+-N、TN的去除 |
6.2.5 TP的去除 |
6.3 AL-MPDR内 MLSS和 DO的变化 |
6.3.1 MLSS变化 |
6.3.2 DO变化 |
6.4 AL-MPDR中试装置微生物群落分析 |
6.4.1 装置内微生物群落分布特征 |
6.4.2 温度对微生物群落分布特征影响 |
6.4.3 AL-MPDR功能菌群特征分析 |
6.5 本章小结 |
第7章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
作者简介及攻读博士期间取得的科研成果 |
致谢 |
(2)基于Fluent精炼大豆油废水生物处理反应器设计与初步放大(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 精炼大豆油废水处理现状 |
1.3 废水生物处理反应器设计和放大 |
1.3.1 废水生物处理反应器的设计研究现状 |
1.3.2 废水生物处理反应器的放大研究现状 |
1.3.3 废水生物处理反应器设计和放大存在的问题 |
1.4 计算流体力学对废水生物处理反应器的模拟研究现状 |
1.5 研究内容和意义 |
第2章 实验材料与方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 实验仪器与试剂 |
2.2.1 实验仪器 |
2.2.2 实验试剂 |
2.3 精炼大豆油废水配制及菌体培养方法 |
2.3.1 精炼大豆油废水配制 |
2.3.2 培养基 |
2.3.3 菌种培养方法 |
2.4 分析检测方法 |
2.4.1 生物量的测定 |
2.4.2 COD和含油量测定以及油脂提取 |
2.4.3 油滴粒径测定 |
2.5 废水生物处理反应器的CFD模拟 |
2.5.1 前处理-Gambit2.4.6 |
2.5.2 数值模拟-Fluent 16.2 |
第3章 5 L搅拌式反应器内流场和废水处理研究 |
3.1 发酵性丝孢酵母处理精炼大豆油废水主要影响因素探究 |
3.2 剪切应力对流场分布的影响 |
3.3 发酵性丝孢酵母受到的最适剪切应力的确定 |
3.4 初始菌体浓度对流场分布的影响 |
3.5 最佳初始菌体浓度的验证以及精炼大豆油废水的生物处理 |
3.6 本章小节 |
第4章 5 L气升式反应器的设计与放大研究 |
4.1 反应器最佳结构尺寸的确定及几何相似放大 |
4.1.1 最佳高径比的确定 |
4.1.2 最佳反应器外筒与导流筒的直径比的确定 |
4.1.3 最佳底隙高度的确定 |
4.1.4 反应器几何相似放大及运行条件 |
4.2 反应器放大前后的流场分布比较 |
4.3 反应器放大前后的废水处理效果比较及初步放大效应 |
4.4 本章小结 |
第5章 32 L气升式反应器内新型旋流板的设计优化研究 |
5.1 新型旋流板结构参数 |
5.2 旋流板与传统气升式反应器内的流场比较 |
5.3 旋流板的结构优化研究 |
5.4 旋流板安装位置的确定 |
5.5 旋流板气升式反应器在精炼大豆油废水处理上的应用 |
5.6 本章小结 |
结论 |
创新点与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
致谢 |
(3)气升式环流反应器放大及结构优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 前言 |
第2章 文献综述 |
2.1 环己酮的生产 |
2.2 气升式环流反应器的结构 |
2.3 流动和传质特性 |
2.3.1 环流反应器流动形态 |
2.3.2 环流反应器特性参数 |
2.4 环流反应器内流动和传质研究进展 |
2.4.1 理论分析法 |
2.4.2 实验研究法 |
2.4.3 数值模拟计算法 |
2.5 本文研究内容 |
第3章 冷模测试及数值模拟计算模型 |
3.1 冷模实验测试 |
3.1.1 冷模实验装置 |
3.1.2 实验条件及物性 |
3.1.3 特性参数测量 |
3.1.4 冷模实验结果 |
3.2 数值模拟计算模型 |
3.2.1 多相流模型 |
3.2.2 相间作用力模型 |
3.2.3 湍流模型 |
3.2.4 群体平衡模型 |
3.2.5 初始气泡直径的计算 |
3.2.6 液相体积传质系数k_La的计算 |
3.3 CFD计算模型验证 |
3.3.1 几何模型和网格划分 |
3.3.2 边界条件与参数设置 |
3.3.3 网格无关性检验 |
3.3.4 结果验证 |
3.4 本章小结 |
第4章 工业环流反应器内流动与传质规律研究 |
4.1 反应器建模 |
4.1.1 工艺流程 |
4.1.2 几何模型和网格划分 |
4.1.3 操作条件及物性 |
4.1.4 边界条件与参数设置 |
4.2 反应器内流动和传质情况 |
4.3 表观气速对流动和传质的影响 |
4.4 导流筒结构对流动和传质的影响 |
4.5 气液分离区高度对流动和传质的影响 |
4.6 本章小结 |
第5章 多孔分布板对环流反应器内流动和传质的影响 |
5.1 反应器模型及网格划分 |
5.2 多孔分布板对反应器内流动和传质的影响 |
5.3 多孔分布板结构参数对反应器内流动和传质的影响 |
5.3.1 分布板开孔率对流动和传质的影响 |
5.3.2 分布板开孔孔径对流动和传质的影响 |
5.3.3 分布板安装位置对流动和传质的影响 |
5.3.4 分布板个数对流动和传质的影响 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
(4)湿地水环境水力原位生物修复方法及效能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点摘要 |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究区域概况 |
1.1.3 研究目的及意义 |
1.2 污染水环境修复研究进展 |
1.2.1 国内外水环境修复历程 |
1.2.2 水环境生物-生态修复技术 |
1.2.3 水环境生物-生态修复技术的新发展 |
1.3 水力原位生物修复方法 |
1.3.1 气升式环流生物反应器 |
1.3.2 搅拌-气升式环流生物反应器 |
1.3.3 水力原位生物修复方法的提出 |
1.4 论文研究内容及技术路线 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 技术路线 |
第二章 水力原位生物修复方法建立 |
2.1 轴流叶轮理论推导 |
2.1.1 轴流叶轮理论基础 |
2.1.2 速度三角形分析 |
2.1.3 水力驱动轴向叶轮转矩求解分析 |
2.2 计算流体力学概述与模型方法 |
2.2.1 计算流体动力学与Fluent软件 |
2.2.2 计算流体力学基本方程 |
2.2.3 湍流模型 |
2.2.4 多相流模型 |
2.2.5 搅拌-机械模拟方法 |
2.3 轴流叶轮模拟分析 |
2.3.1 几何模型与网格划分 |
2.3.2 Fluent参数设置 |
2.3.3 结果分析 |
2.4 水力原位生物修复方法多相流模拟 |
2.4.1 几何模型与网格划分 |
2.4.2 Fluent参数设置 |
2.4.3 结果分析 |
2.5 本章小结 |
第三章 水力原位生物修复正交试验 |
3.1 试验材料与方法 |
3.1.1 实验材料 |
3.1.2 实验装置 |
3.1.3 试验方法 |
3.1.4 取样及测试方法 |
3.1.5 试验药品及仪器 |
3.2 水力原位生物方法对水体修复效果 |
3.3 水力原位生物修复方法对底泥修复效果 |
3.4 本章小结 |
第四章 水力原位生物修复方法效能分析 |
4.1 试验材料与方法 |
4.1.1 实验材料 |
4.1.2 实验方法 |
4.1.3 取样及检测方法 |
4.1.4 试验仪器及药品 |
4.2 水环境表观指标修复效能评价 |
4.2.1 水体透明度及外观变化 |
4.2.2 底泥厚度及外观变化 |
4.3 水环境有机污染物修复效能评价 |
4.3.1 水体COD降解效果 |
4.3.2 底泥有机质变化 |
4.4 水环境营养物质修复效能评价 |
4.4.1 水体NH3-N降解效果 |
4.4.2 水体TN降解效果 |
4.4.3 水体TP降解效果 |
4.5 水环境自净能力修复效能评价 |
4.5.1 水体溶解氧变化 |
4.5.2 底泥可生物降解能力变化 |
4.6 本章小结 |
结论及建议 |
参考文献 |
参与项目及科研成果 |
致谢 |
(5)络合铁法脱硫环流式反应器的数值模拟与分析(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 背景及意义 |
1.2 络合铁法脱硫原理 |
1.3 脱硫反应器研究现状 |
1.3.1 气升式环流反应器简介 |
1.3.2 气升式环流反应器的特性参数及影响因素 |
1.3.3 气升式环流反应器应用 |
1.4 研究内容、方法及思路 |
1.4.1 研究内容 |
1.4.2 创新点 |
1.4.3 研究方法 |
1.4.4 研究思路 |
第2章 环流反应器气液两相流动的数值模拟 |
2.1 络合铁法脱硫工艺流程和运行参数 |
2.1.1 络合铁法脱硫工艺流程 |
2.1.2 环流反应器结构参数 |
2.1.3 环流反应器操作参数 |
2.2 气液两相流动数值模拟模型 |
2.2.1 流体力学基本方程 |
2.2.2 多相流模型 |
2.2.3 湍流模型 |
2.2.4 相间作用力 |
2.3 模型及计算设置 |
2.3.1 物理模型 |
2.3.2 网格模型及验证 |
2.3.3 边界条件和计算设置 |
2.4 计算结果与分析 |
2.4.1 反应器内流场分布 |
2.4.2 混合物密度影响 |
2.4.3 空气表观气速影响 |
2.4.4 导流筒直径影响 |
2.4.5 导流筒高度影响 |
2.5 小结 |
第3章 反应器内气泡行为特征的模拟研究 |
3.1 气泡行为的数值模型 |
3.1.1 群体平衡模型 |
3.1.2 气泡聚并与破碎模型 |
3.2 模型及计算设置 |
3.3 计算结果与分析 |
3.3.1 气泡尺寸分布 |
3.3.2 气泡界面浓度分布 |
3.3.3 空气表观气速影响 |
3.4 小结 |
第4章 反应器内传质与反应特性研究 |
4.1 化学反应数值模拟模型 |
4.1.1 组分输运模型 |
4.1.2 相间传质 |
4.2 模型及计算设置 |
4.2.1 网格模型 |
4.2.2 边界条件和计算设置 |
4.3 计算结果与分析 |
4.3.1 反应器内流场分布 |
4.3.2 反应器内组分浓度分布 |
4.3.3 液相体积传质速率 |
4.3.4 液相氧化还原反应速率 |
4.4 小结 |
第5章 结论及建议 |
致谢 |
参考文献 |
附录 |
攻读硕士学位期间发表的论文 |
(6)新型MTO反应器内颗粒流动特性实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
前言 |
第1章 文献综述 |
1.1 流态化现象及其分类 |
1.1.1 流态化现象及其分类 |
1.1.2 流态化技术的发展及应用 |
1.2 气-固环流床 |
1.2.1 气固环流床的基本结构 |
1.2.2 气固环流床的研究进展与应用 |
1.3 MTO反应器 |
1.3.1 MTO反应工艺进展 |
1.3.2 提升管反应器应用于MTO |
1.3.3 耦合流化床-提升管反应器的研究进展 |
1.3.4 新型MTO反应器研究进展 |
1.4 固体质量流量的测量方法 |
1.4.1 差压法测量技术 |
1.4.2 神经网络预测技术 |
1.4.3 HDLDG-6固体流量计 |
1.5 环流床与自由床颗粒流动特性的研究 |
1.5.1 环流床与自由床反应器内颗粒浓度与速度的对比研究 |
1.5.2 颗粒的夹带与返混特性 |
1.6 本章小结 |
第2章 实验装置、内容及测量方法 |
2.1 研究目的 |
2.2 实验内容 |
2.2.1 实验装置 |
2.2.2 研究内容 |
2.2.3 实验介质与操作条件 |
2.2.4 测点布置 |
2.3 测量方法 |
2.3.1 表观气速的测定 |
2.3.2 颗粒局部浓度和速度的测量 |
2.3.3 颗粒返混特性的测量 |
2.3.4 颗粒环流速度和环流量的测量 |
第3章 提升管内颗粒夹带量的测量方法 |
3.1 测量方法 |
3.2 容积法测量颗粒循环量的准确性 |
3.3 颗粒滑落系数K的关联式及颗粒夹带量的计算 |
3.4 本章小结 |
第4章 环流床与自由床床层内颗粒流动特性对比研究 |
4.1 测量方法 |
4.2 环流段的流动分区 |
4.3 环流床与自由床内颗粒浓度与速度对比研究 |
4.3.1 底部区颗粒浓度与速度分布 |
4.3.2 导流筒和环隙区颗粒浓度与速度分布 |
4.3.3 稀相空间颗粒浓度与速度分布 |
4.3.4 自由床与环流床提升管循环量变化规律对比 |
4.4 本章小结 |
第5章 环流床与自由床稀相空间颗粒返混对比研究 |
5.1 环流床和自由床稀相空间的颗粒局部返混特性对比研究 |
5.1.1 环流床稀相空间颗粒局部返混特性 |
5.1.2 自由床稀相空间颗粒局部返混特性 |
5.1.3 自由床和稀相空间颗粒局部返混特性对比研究 |
5.2 环流床和自由床稀相空间的整体返混特性对比研究 |
5.3 本章小结 |
第6章 环流床颗粒浓度、颗粒环流速度和环流量的研究 |
6.1 测量方法 |
6.1.1 气体脉冲示踪测量法 |
6.2 环流床截面平均颗粒浓度轴向分布 |
6.2.1 环隙区截面平均颗粒浓度轴向分布 |
6.2.2 导流筒区截面平均颗粒浓度轴向分布 |
6.3 环流床颗粒环流速度的轴向分布 |
6.3.1 环隙区颗粒环流速度的轴向分布 |
6.3.2 导流筒颗粒环流速度的轴向分布 |
6.3.3 导流筒气速和环隙气速对颗粒环流量的影响 |
6.4 本章小结 |
第7章 流化床湍动空间的研究 |
7.1 自由床床层中各点进入湍动流态化的流型过渡 |
7.2 环流床床层中各点进入湍动流态化的流型过渡 |
7.3 自由床和环流床的湍动体积结果对比分析 |
7.4 本章小结 |
第8章 结论 |
参考文献 |
附录 A 符号说明 |
致谢 |
(7)气液喷射环流反应器的流体力学研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
符号说明 |
1 绪论 |
2 文献综述 |
2.1 环流反应器的实验研究 |
2.1.1 环流反应器分类 |
2.1.2 流型划分 |
2.1.3 环流反应器流动参数的研究 |
2.1.4 喷射环流反应器实验研究现状 |
2.2 环流反应器的CFD模拟 |
2.2.1 模型综述 |
2.2.2 气升式环流反应器模拟研究现状 |
2.2.3 喷射环流反应器模拟研究现状 |
2.3 课题的提出及研究思路 |
3 实验装置与测量技术 |
3.1 实验装置 |
3.2 测量方法 |
3.2.1 电导探针法 |
3.2.2 Pavlov管 |
3.2.3 动态气体逸出法 |
3.2.4 取样法 |
3.2.5 光纤探针法 |
4 (?)200气液喷射环流反应器实验研究 |
4.1 实验内容 |
4.2 平均气含率 |
4.3 局部气含率分布 |
4.3.1 气含率分布沿轴向高度的变化 |
4.3.2 表观气速的影响 |
4.4 轴向液速分布 |
4.4.1 轴向液速沿高度的变化 |
4.4.2 表观气速的影响 |
4.4.3 循环液速分析 |
4.5 JLR与其它鼓泡反应器比较 |
4.6 本章小结 |
5 (?)200气液喷射环流反应器CFD模拟 |
5.1 大气泡-小气泡-液相三相模型 |
5.1.1 模型方程 |
5.1.2 相间作用力 |
5.1.3 湍流模型 |
5.2 模拟工况及策略 |
5.2.1 模拟对象 |
5.2.2 气泡直径估计 |
5.2.3 数值方法 |
5.2.4 初始及边界条件 |
5.2.5 网格无关性分析 |
5.2.6 进口边界条件的等效处理 |
5.3 结果及讨论 |
5.3.1 模型参数的确定 |
5.3.2 模型与实验的比较 |
5.3.3 表观气速的影响 |
5.3.4 导流筒位置的影响 |
5.3.5 上升区/下降区面积比A_r/A_d的影响 |
5.4 本章小结 |
6 气液喷射环流反应器的放大效应 |
6.1 实验内容 |
6.2 (?)500喷射环流反应器实验结果 |
6.2.1 平均气含率 |
6.2.2 流动参数分布 |
6.3 CFD模拟 |
6.3.1 模型方程与算法 |
6.3.2 与实验结果对比 |
6.4 放大效应讨论 |
6.4.1 平均气含率 |
6.4.2 大塔JLR平均气含率计算关联式 |
6.4.3 气含率及液速分布 |
6.5 本章小结 |
7 含小颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟 |
7.1 实验内容 |
7.2 数学模型 |
7.3 结果与讨论 |
7.3.1 模型检验 |
7.3.2 固体含量对流动的影响预测 |
7.4 本章小结 |
8 含大颗粒的喷射环流反应器实验和CFD模拟 |
8.1 实验内容 |
8.2 实验结果讨论 |
8.2.1 平均气含率和循环液速 |
8.2.2 固含率分布 |
8.2.3 轴向液速径向分布 |
8.2.4 气泡特性 |
8.3 CFD模拟 |
8.3.1 数学模型 |
8.3.2 结果和讨论 |
8.4 本章小结 |
9 结论与展望 |
9.1 结论 |
9.2 展望 |
参考文献 |
作者简介 |
博士阶段取得的研究成果 |
(8)新型气固环流混合器内颗粒流动及混合特性的模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
创新点 |
引言 |
第1章 文献综述 |
1.1 环流反应器 |
1.1.1 环流反应器的类型 |
1.1.2 气固环流反应器 |
1.2 气固环流反应器中的流体力学特性 |
1.2.1 床层固含率 |
1.2.2 内循环量 |
1.2.3 底部窜气现象 |
1.3 流化床内的颗粒混合特性 |
1.3.1 循环流化床和下行床内的颗粒混合 |
1.3.2 湍动床与鼓泡床内的颗粒混合 |
1.3.3 环流反应器中的颗粒混合 |
1.4 颗粒混合的测量技术 |
1.5 流化床内的多尺度行为及模拟 |
1.5.1 介尺度流动结构 |
1.5.2 CFD模拟方法 |
1.5.3 多尺度模拟 |
1.6 文献综述小结 |
第2章 实验装置、内容、方法及气固两相流动模型的建立 |
2.1 实验装置、内容及方法 |
2.1.1 实验装置及流程 |
2.1.2 混合器结构 |
2.1.3 实验介质及操作条件 |
2.1.4 测点布置 |
2.1.5 测量仪器及测试方法 |
2.2 环流混合器内气固两相流动模型的建立 |
2.2.1 模拟设置 |
2.2.2 关键模拟参数的选择 |
2.2.3 冷、热颗粒混合模拟 |
2.3 本章小结 |
第3章 气固环流混合器内颗粒流动及混合特性 |
3.1 混合器流动分区及坐标示意图 |
3.2 预混区内的流体力学特性 |
3.2.1 预混区内的固含率分布 |
3.2.2 预混区内颗粒速度分布 |
3.3 中心下料管内的流体力学特性 |
3.3.1 中心下料管内的固含率分布 |
3.3.2 中心下料管内的颗粒速度分布 |
3.4 环流混合区内的流体力学特性 |
3.4.1 环流混合区内的压力分布 |
3.4.2 环流混合区各流动区域内的固含率分布 |
3.4.3 环流混合区各流动区域内颗粒速度分布 |
3.4.4 环流混合器内底部及槽孔处的窜气现象 |
3.4.5 环流混合区循环强度 |
3.5 气固环流混合器不同结构参数对流体力学的影响 |
3.5.1 导流筒高度对流体力学性能的影响 |
3.5.2 中心下料管尺寸对流体力学性能的影响 |
3.5.3 不同槽孔位置对流体力学性能的影响 |
3.6 环流混合器内颗粒混合特性 |
3.6.1 不同区域颗粒温升分布 |
3.6.2 不同区域时均颗粒无因次温度分布 |
3.6.3 不同区域颗粒混合指数 |
3.7 本章小结 |
第4章 不同混合器内颗粒流动特性及混合特性对比 |
4.1 不同结构气固环流混合器内的流体力学特性 |
4.1.1 床层压力的对比 |
4.1.2 床层密度的对比 |
4.1.3 颗粒速度的对比 |
4.2 非强制环流混合器内流体力学特性 |
4.2.1 固含率分布特性 |
4.2.2 颗粒速度分布特性 |
4.3 不同混合器内流体力学特性的对比 |
4.3.1 固含率分布特性对比 |
4.3.2 颗粒速度分布特性对比 |
4.3.4 混合器出口颗粒混合均匀度对比 |
4.4 本章小结 |
第5章 工业环流混合器的结构优化及混合特性 |
5.1 工业装置参数及模型设置 |
5.1.1 工业参数 |
5.1.2 模拟设置 |
5.2 工业环流混合器的流体力学特性 |
5.2.1 环流混合器内颗粒速度分布 |
5.2.2 环流混合器内固含率分布 |
5.3 工业环流混合器下料管出口结构的改进 |
5.3.1 带有挡板的环流混合器结构 |
5.3.2 不同工业环流混合器中颗粒流动特性的对比 |
5.4 优化后环流混合器的颗粒混合特性 |
5.4.1 工业参数 |
5.4.2 模拟设置 |
5.4.3 优化后的混合器内固含率及颗粒速度矢量分布 |
5.4.4 不同区域颗粒温度分布 |
5.4.5 不同区域混合指数 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论 |
附录 A 符号说明 |
附录 B EMMS曳力系数修正 |
附录 C 工业装置中时均颗粒速度矢量图及瞬态固含率分布云图 |
参考文献 |
致谢 |
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果 |
学位论文数据集 |
(9)亚硝化-厌氧氨氧化组合反应器工艺性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 污水脱氮处理工艺 |
1.1.1 氮循环与氮污染 |
1.1.2 硝化反硝化及相关工艺的研究进展 |
1.1.3 厌氧氨氧化及相关工艺的研究进展 |
1.2 污水生物脱氮反应器 |
1.2.1 传统生物反应器 |
1.2.2 新型生物反应器 |
1.3 生物膜动力学研究现状 |
1.3.1 生物膜反应动力学模型 |
1.3.2 生物反应器动力学模型及求解 |
1.4 本文研究思想和技术路线 |
1.5 本章小结 |
2 实验材料与分析方法 |
2.1 实验设备与仪器 |
2.1.1 生物膜挂膜培养实验 |
2.1.2 组合反应器污水脱氮实验 |
2.2 实验材料 |
2.2.1 接种污泥 |
2.2.2 生物膜载体 |
2.2.3 污水组分 |
2.2.4 其它药品和材料 |
2.3 检测项目和方法 |
2.3.1 氮浓度测定和参数计算 |
2.3.2 污泥浓度 |
2.3.3 化学需氧量 |
2.3.4 生物膜结构形态分析 |
2.4 激光共聚焦显微镜观察与三维重构 |
2.5 生物膜内溶解氧浓度测试 |
2.6 本章小结 |
3 反应器内生物挂膜及性能测试 |
3.1 概述 |
3.2 厌氧氨氧化生物膜的培养及脱氮性能测试 |
3.2.1 实验装置与运行策略 |
3.2.2 系统脱氮性能及影响因素分析 |
3.3 好氧氨氧化生物膜的培养及脱氮性能测试 |
3.3.1 实验装置与运行策略 |
3.3.2 系统脱氮性能及影响因素分析 |
3.4 本章小结 |
4 组合脱氮反应器的启动和脱氮性能研究 |
4.1 概述 |
4.2 实验装置与运行策略 |
4.2.1 组合反应器设计 |
4.2.2 实验装置 |
4.2.3 实验运行策略 |
4.2.4 其它实验项目 |
4.3 系统脱氮性能测试与分析 |
4.3.1 氮浓度变化情况 |
4.3.2 总氮去除效果分析与比较 |
4.3.3 单位质量污泥除氮性能 |
4.3.4 溶解氧浓度对脱氮效果的影响 |
4.3.5 扫描电镜图像观察 |
4.4 常温条件下脱氮实验 |
4.5 本章小结 |
5 组合反应器内生物膜的传质特性及影响因素 |
5.1 概述 |
5.2 生物膜传质模型的基本方程 |
5.2.1 非线性偏微分方程组 |
5.2.2 模型的基本假设和边界条件的简化 |
5.3 影响生物膜传质过程的因素分析 |
5.3.1 生长期传质过程及影响因素分析 |
5.3.2 稳定期传质过程及影响因素分析 |
5.4 生物膜内溶解氧浓度实验测试 |
5.5 本章小结 |
6 组合反应器脱氮过程的反应动力学 |
6.1 概述 |
6.2 对流-扩散作用与多釜串联模型的联立求解 |
6.2.1 基质在反应器内的混合时间分析 |
6.2.2 氧传质速率及影响因素分析 |
6.3 组合反应器内脱氮性能的数值分析 |
6.3.1 传质和生物膜耦合模型的建立 |
6.3.2 系统脱氮性能及影响因素分析 |
6.4 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
(10)螺旋筛板式气升式反应器的传质特性及其初步应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号表 |
第一章 绪论 |
1.1 气升式反应器 |
1.2 气升式反应器的国内外发展 |
1.2.1 气升式反应器结构的研究进展 |
1.2.2 传质特性参数及其测量方法 |
1.3 毕赤酵母的简介 |
1.4 立题背景与意义 |
1.5 本论文的主要研究内容 |
第二章 材料与方法 |
2.1 实验装置 |
2.1.1 水-空气实验测试装置 |
2.1.2 筛板结构 |
2.1.3 气体分布器结构 |
2.1.4 毕赤酵母发酵实验装置 |
2.2 材料与试剂 |
2.2.1 实验菌种 |
2.2.2 培养基 |
2.2.3 主要试剂 |
2.2.4 主要实验设备 |
2.3 实验与分析方法 |
2.3.1 气含率 |
2.3.2 体积传质系数 |
2.3.3 气泡大小和气泡速度 |
2.3.4 混合时间 |
2.3.5 培养方法 |
2.3.6 细胞浓度的测定 |
2.3.7 甘油浓度测定[68] |
2.3.8 NH4-N含量测定 |
2.3.9 OUR、CER |
第三章 结果与讨论 |
3.1 螺旋筛板结构对传质及混合特性的影响 |
3.1.1 气含率 |
3.1.2 体积传质系数 |
3.1.3 经验方程式 |
3.1.4 气泡大小 |
3.1.5 气泡运动速度 |
3.1.6 混合时间 |
3.2 导流筒直径对传质特性和混合的影响 |
3.2.1 气含率 |
3.2.2 体积传质系数 |
3.2.3 经验方程式 |
3.2.4 混合时间 |
3.3 气体分布器对传质特性和混合的影响 |
3.3.1 气含率 |
3.3.2 体积传质系数 |
3.3.3 混合时间 |
3.4 毕赤酵母在新型气升式反应器中的好氧培养应用 |
3.4.1 发酵过程曲线 |
3.4.2 生物量 |
3.4.3 OUR、CER |
3.4.4 kLa |
主要结论与展望 |
主要结论 |
展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录A:反应器实物图 |
附录B:反应器设计图 |
附录C:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、内循环气升式反应器内各分区的流动特性(论文参考文献)
- [1]基于气升式微压双循环多生物相反应器的寒区城市污水处理性能及机理研究[D]. 艾胜书. 吉林大学, 2021(01)
- [2]基于Fluent精炼大豆油废水生物处理反应器设计与初步放大[D]. 吴松. 东北电力大学, 2021(09)
- [3]气升式环流反应器放大及结构优化研究[D]. 方国栋. 华东理工大学, 2021(08)
- [4]湿地水环境水力原位生物修复方法及效能研究[D]. 孙伟楠. 东北石油大学, 2020(03)
- [5]络合铁法脱硫环流式反应器的数值模拟与分析[D]. 杨涛. 西南石油大学, 2019(06)
- [6]新型MTO反应器内颗粒流动特性实验研究[D]. 文佳佳. 中国石油大学(北京), 2019(02)
- [7]气液喷射环流反应器的流体力学研究[D]. 高用祥. 浙江大学, 2019(03)
- [8]新型气固环流混合器内颗粒流动及混合特性的模拟研究[D]. 孟振亮. 中国石油大学(北京), 2018(05)
- [9]亚硝化-厌氧氨氧化组合反应器工艺性能研究[D]. 韩越梅. 大连理工大学, 2018(06)
- [10]螺旋筛板式气升式反应器的传质特性及其初步应用[D]. 陈瑜琦. 江南大学, 2018(01)
标签:混合结构;