【摘要】：攪拌對(duì)厭氧發(fā)酵的效率有非常重要的影響。目前對(duì)厭氧發(fā)酵攪拌罐的研究以立式罐居多,臥式罐較少。本文以臥式厭氧發(fā)酵攪拌罐為研究對(duì)象,采用ANSYS軟件對(duì)臥式厭氧發(fā)酵罐三維流場(chǎng)與機(jī)械特性進(jìn)行仿真分析。首先,為研究大型臥式厭氧發(fā)酵罐內(nèi)部流場(chǎng)的主要影響因素,本文建立了臥式厭氧發(fā)酵攪拌罐的三維幾何模型,并劃分流體域網(wǎng)格,采用標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型與多重參考系法對(duì)罐體內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬。通過(guò)對(duì)比分析研究了攪拌軸轉(zhuǎn)速、物料粘度、槳葉傾斜角度和槳葉間距這四種變量對(duì)罐體內(nèi)部流場(chǎng)特性的影響。研究結(jié)果表明:轉(zhuǎn)速在區(qū)間3r/min-5r/min最佳;粘度增大會(huì)使得罐體內(nèi)部流體軸向速度減小,槳葉表面相對(duì)壓強(qiáng)增大;槳葉傾角為15°、安裝間距為350mm時(shí),罐體內(nèi)部軸向速度波動(dòng)最為平緩。其次,為保證攪拌軸的長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行,本文利用ANSYS軟件分析攪拌軸的機(jī)械特性,采用流固耦合方法分析攪拌軸在流體力作用下的應(yīng)力情況以及其變形情況。并在靜力學(xué)分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了模態(tài)分析,得到攪拌軸的固有頻率;進(jìn)行諧響應(yīng)分析,得到攪拌軸不平衡狀態(tài)下的響應(yīng)情況。研究結(jié)果表明:攪拌軸在添加支撐結(jié)構(gòu)后所受應(yīng)力與變形量減小,最大等效應(yīng)力為5.47MPa,遠(yuǎn)小于許用應(yīng)力,總變形量為0.19mm,一階臨界轉(zhuǎn)速為2648.6r/min,不會(huì)達(dá)到共振情況,故攪拌軸可以長(zhǎng)期安全可靠運(yùn)行。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ920.5
【圖文】：

臥式厭氧發(fā)酵攪拌罐結(jié)構(gòu)示意圖

?2 章 臥式厭氧發(fā)酵攪拌罐三維流場(chǎng)的數(shù)值模擬12圖 2.2 臥式厭氧發(fā)酵攪拌罐槳葉區(qū)域處理示意圖圖 2.3 臥式厭氧發(fā)酵攪拌罐槳整體網(wǎng)格示意圖2.2.3 物性參數(shù)與環(huán)境變量本章中研究的物料是單相流體-水，直接采用 FLUENT 軟件材料數(shù)據(jù)庫(kù)中的液態(tài)水，其具體參數(shù)為：密度為998.2 3 ，粘度為1.003 10 3 。環(huán)境變量設(shè)為重力加速度為 = 9.8 2 。2.2.4 邊界條件為簡(jiǎn)化計(jì)算，做出如下假設(shè)：（1）流體為連續(xù)、不可壓縮牛頓流體；

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2717360