内循环厌氧反应器流动特性数值模拟研究硕士论文

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1、作为第三代厌氧反应器的重要代表工艺之一，内循环厌氧反应器(简称IC反应器)处理效能高、运行稳定、容积负荷高并能产生可利用的甲烷能源，已在工业废水处理方面得到了广泛应用。而由于目前对IC反应器的研究大多都是对于反应器处理废水的工艺研究，很少有研究反应器内的流动特性，而流动特性对IC反应器的废水处理效果却有很大的影响，因此，采用计算流体力学的方法对IC反应器内的流动特性进行数值模拟研究具有很大的参考价值及理论意义。本文首先简单介绍了IC反应器的基本结构、工艺原理、优点以及计算模型中所需要运用的基本理论、方程，通过对国r杉'l-的IC反应器的应用现状和计算流体力学

2、方法在厌氧反应器上的应用进行总结，提出了本课题研究的意义及主要内容。本文主要研究了IC反应器中第一厌氧反应室和内循环系统内的流动特性，研究结果表明：(1)当三相分离器的折板危度和三相分离器的安装高度一定时，在第一厌氧反应室的底部区域，液体速度和湍动能无明显变化，但压力随着迭代时间的增加而减小，气含率则随着迭代时间的增加而增大；而在三相分离器区域，压力和气含率都随着迭代时间的增加而减小，液体速度则随着迭代时间的增加而增大，且在该区域的湍动现象也更明显。(2)当三相分离器的安装高度一定而三相分离器的折板角度改变时，研究发现在第一厌氧反应室的底部区域，压力、湍动动

3、能、液体速度以及气含率均随着三相分离器折板角度的增加而增大；而在三相分离器区域，湍动动能和液体速度仍随着三相分离器折板角度的增加而增大，但气含率却减小，压力则呈现出非线性特性。而且三相分离器的折板角度越大，在反应室内就越容易出现湍动现象，回流也越明显。(3)当三相分离器的折板角度一定而三相分离器的安装高度改变时，研究发现在第一厌氧反应室的底部区域，压力和气含率随着高度的增加而先增大后减小，而湍动动能和气液速度则变化较小：而在三相分离器区域，压力则随着高度的增加而增大，湍动动能和液体速度却减小，气含率仍是呈先增大后减小的变化规律。(4)对IC反应器中的内循环系

4、统进行三维数值模拟，研究发现：采用计摘要算流体力学的方法对IC反应器内流动特性进行模拟具有一定的可行性，模拟出的流动特性与实际的流动特性相同，并在反应器内成功完成了液体的内循环。(5)通过改变反应器的入口气体速度研究了反应器内的流动特性的变化情况，研究表明，IC反应器内的湍动动能分布、轴向速度分布以及径向速度分布受气体的入口速度影响程度较小，但IC反应器底部区域内的压力随着气体入口速度的增加而减小，而三相分离器区域以及气液分离器区域内的压力则随着气体速度的增加而增大，但气含率则随着反应器入口气体速度的增加而增大。本文是首次对IC反应器内的流动特性进行数值模拟

5、研究，模拟结果与实际的流动特性相吻合，这为IC反应器的结构优化设计提供了一定的参考价值。关键词：IC反应器；第一厌氧反应室；内循环系统；流动特性；数值模拟II一一————．———．．．———————．————．——————————————．—．jii—，ji!———．————．——!二———————————．．—．———————————．一-●-_-_---____●-●-●●_-_-_-●●--●_____●-____—-_---_----____-_______-_-_-_●_____●————————————————————————————一一ABST

6、RACTAsanimportantrepresentativeprocessofthethirdgenerationofanaerobicreactors．theintemalcirculationanaerobicreactor(ICreactor)hasbeenwidelyusedinindustrialwastewatertreatmentforitshi【ghhandlingperformance，stableoperation，11i曲volumetricloadingandtheproduceofavailablemethaneenergy．At

7、presentthemostresearchesoftheICreactorareforthewastewatertreatmenttechnologyresearchofreactor,andonlyafewpeoplestudytheflowcharacteristicswithinthereactor．However,flowcharacteristicshaveagreatimpactonthewastewatertreatmenteffectof．ICreactor,SOusingcomputationalfluiddynamicsnumerica

8、lsimulationmethodtostudyth