利用厭氧發(fā)酵技術(shù)處理有機廢棄物生產(chǎn)沼氣是集環(huán)境污染治理、減少碳排放和提供可再生能源于一體的生物質(zhì)能源產(chǎn)業(yè),在厭氧發(fā)酵過程中,加速微生物反應(yīng)進程成為當前的研究主題,促進液相與微生物之間的底物傳遞速度會加快反應(yīng)效率,實現(xiàn)這一目的的重要手段就是攪拌。通常情況下,由于厭氧發(fā)酵原料不透明,無法獲取實際的流場分布,因此本文對模擬厭氧發(fā)酵攪拌流場,分別利用可視化的PIV測量技術(shù)以及數(shù)值模擬對厭氧發(fā)酵拌裝置進行研究。文中所采用的攪拌槳葉為二葉折葉槳,試驗部分應(yīng)用PIV測量技術(shù)通過對9種工況下的攪拌流場研究,測定各工況下的攪拌軸功率及混合時間,將三種影響因素:攪拌軸轉(zhuǎn)速、槳葉直徑、槳葉安裝角度結(jié)果進行正交試驗與極差分析,優(yōu)化出較優(yōu)水平組合,為厭氧發(fā)酵攪拌槳的設(shè)計提供思路,具有一定的應(yīng)用價值。并應(yīng)用CFD數(shù)值模擬技術(shù)將試驗優(yōu)化的發(fā)酵罐內(nèi)流場進行數(shù)值模擬,得出流場的速度矢量與渦量分布情況,應(yīng)用Fluent軟件以及標準k-ε模型對體系湍流特性進行描述,通過CFD數(shù)值模擬結(jié)果與PIV試驗測量結(jié)果對比分析,得出CFD技術(shù)在厭氧發(fā)酵中對發(fā)酵罐內(nèi)的流場研究具有高度的可行性,但不排除局部有些地方存在差異的現(xiàn)象。本文的主... 

【文章來源】：東北農(nóng)業(yè)大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：55 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
英文摘要
1 前言
    1.1 課題背景
    1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 厭氧發(fā)酵攪拌技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 流場測速技術(shù)簡介
        1.2.3 粒子圖像測速儀的應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.2.4 計算流體力學（CFD）的研究現(xiàn)狀
    1.3 研究的目的和意義
    1.4 課題來源、研究內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.4.1 課題來源
        1.4.2 研究內(nèi)容與技術(shù)路線
2 試驗裝置與方法
    2.1 試驗裝置
    2.2 PIV測量裝置
        2.2.1 PIV系統(tǒng)組成
        2.2.2 PIV測速原理
        2.2.3 脈沖時間間隔確定
    2.3 物料模擬
        2.3.1 黏度測定
        2.3.2 物料選取
    2.4 試驗臺的建立
    2.5 PIV測量方法
    2.6 PIV測量注意事項
3 PIV測量結(jié)果分析
    3.1 三種工藝參數(shù)對攪拌流場影響研究
        3.1.1 速度矢量分布
        3.1.2 渦量分布
    3.2 凈功率和混合時間測定
    3.3 正交試驗
4 數(shù)值模擬及結(jié)果分析
    4.1 模型建立及網(wǎng)格劃分
        4.1.1 模擬反應(yīng)器的建模
        4.1.2 網(wǎng)格的劃分
    4.2 湍流模型及控制方程建立
    4.3 邊界條件設(shè)定
    4.4 數(shù)值模擬結(jié)果與PIV優(yōu)化結(jié)果對比分析
        4.4.1 數(shù)值模擬及結(jié)果分析
        4.4.2 對比分析
5 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]德國厭氧沼氣工程技術(shù)在我國餐廚垃圾處理中的應(yīng)用[J]. 尤宇嘉,楊軍華.  環(huán)境衛(wèi)生工程. 2011(06)
[2]全混式厭氧反應(yīng)器攪拌方式分析與優(yōu)化[J]. 朱洪光,畢峻瑋,石惠嫻.  農(nóng)業(yè)機械學報. 2011(06)
[3]非牛頓流體粘度測定方法研究進展[J]. 施慶珊,王計偉,歐陽友生,陳儀本.  發(fā)酵科技通訊. 2011(02)
[4]沼氣池攪拌的CFD模擬及溫度場驗證[J]. 畢峻瑋,朱洪光,石惠嫻,李永明,榮凌,王韜.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2010(10)
[5]新能源與減碳[J]. 馬懷新.  四川水力發(fā)電. 2010(S2)
[6]L-賴氨酸發(fā)酵罐攪拌器的改造[J]. 洪厚勝,駱巍,郭翠,李冬冬,張慶文.  現(xiàn)代化工. 2010(09)
[7]德國沼氣工程現(xiàn)狀分析[J]. 李子富,余敏娜,范曉琳.  可再生能源. 2010(04)
[8]溫度及總固體濃度對糞稈混合發(fā)酵產(chǎn)氣特性的影響[J]. 宋籽霖,李軼冰,楊改河,秦佳佳,任廣鑫,馮永忠.  農(nóng)業(yè)工程學報. 2010(07)
[9]槳葉式攪拌槽內(nèi)部流場數(shù)值模擬及PIV試驗[J]. 王春林,呂亞云,史亞婷,丁劍,李長軍.  排灌機械工程學報. 2010(04)
[10]漿液池攪拌器固液兩相三維數(shù)值模擬[J]. 馬慶勇.  湖南農(nóng)機. 2010(07)

博士論文
[1]攪拌槽內(nèi)湍流特性的實驗研究[D]. 劉心洪.北京化工大學 2010

碩士論文
[1]高濃度物料沼氣發(fā)酵過程傳質(zhì)特性研究及攪拌形式優(yōu)化[D]. 楊浩.中國農(nóng)業(yè)科學院 2011
[2]小麥秸稈高效厭氧發(fā)酵特性研究[D]. 張彤.西北農(nóng)林科技大學 2011
[3]高濃度物料沼氣發(fā)酵過程混合攪拌及其影響因素的研究[D]. 劉刈.中國農(nóng)業(yè)科學院 2009
[4]攪拌槽內(nèi)流動結(jié)構(gòu)的PIV研究[D]. 吳瑩.北京化工大學 2007



本文編號：3455820