EGSB生物制氫反應器流場數值模擬與優(yōu)化
發(fā)布時間：2020-12-31 07:17
氫氣是清潔、高效、可再生能源,也是化石燃料的理想替代品之一。生物制氫具有回收能源和凈化環(huán)境的雙重功效。提高生物產氫能力、降低制氫成本是生物制氫技術發(fā)展的關鍵因素。當前,關于生物制氫機理與產氫菌的研究報道甚多,但是鮮見關于生物制氫反應器物理性質的研究報道。研究和了解生物制氫反應器的運行機理是成功開展反應器設計與運行的先決條件。對于一個已經確定的生物處理過程,反應器必須能夠提供最佳的剪切效應,良好的傳質與混合環(huán)境,包括pH、溫度和基質濃度的合理調控。目前,雖然已有很多的生物制氫反應器投入使用,但是絕大多數都是由半經驗公式設計而成,關于此類反應器流體力學參數的定量分析甚少涉及。針對以上問題,本論文以EGSB生物制氫反應器為研究對象,借助計算流體力學工具,首次構建了EGSB反應區(qū)三相流體力學模型和EGSB全反應器三相流體力學-反應動力學耦合模型。并借助模型,開展EGSB生物制氫反應器流場數值模擬與優(yōu)化研究。為獲取反應器優(yōu)質流場,提高生物產氫效能,選取合適的水力停留時間,至關重要。當水流上升流速適中時,顆粒污泥之間的相互擾動和軸向脈動較小,但同較低液面上流速度相比,液體的混合和紊動程度較好,同較...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
LDA測量與CFD模擬結果對照Fig.1-1FlowpatterncomparisonbetweenLDAmeasurementsandCFDprediction
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文布圖像。通過測定流場所引起的許多電位，ERT 可用于闡明反應器內的電阻ERT 能辨別三維情況下的不同混合模式，Holden 等人[75]檢測生產規(guī)�？苫旎旌瞎に�，在一個新型固定床反應器的大尺寸物理模型中，設置 8 塊測量板上面有 16 個電極，利用 ERT 技術進行流動測定。所獲得的電導率層析圖像量顯示通過反應器的流態(tài)，證明 ERT 具有良好的時空辨析率，參見圖 1-2solet 等人[76]研究關于氣泡床反應器中流變學對氣體流態(tài)影響的試驗分析，利壓探頭和 ERT 兩種試驗技術來確定反應器的平均氣含率，此外，ERT 還能供柱截面內的氣相的二維圖像。Stanley 等人[77]利用一種最新開發(fā)的 ERT 系一個攪拌式生化反應器的三維流體空間內生成并分析大約 2500 個數據點，了詳細的流場測量數據。
藝實驗的手段間接驗證數值模擬結果。還有一些研究雖然應用 CFD 技術與實驗數據進行比較驗證，處于理論STR 反應器的數值模擬；Wells 和 Ra驗測量聯(lián)合技術應用現狀 測量技術等實驗測量技術的結合，已用并取得了很好的效果，充分體現了用 CFD 與 PIV 結合技術對化工反應粒子成像測速技術（PIV）和穩(wěn)態(tài)法流時的流場、溫度場。饒麒等[86]對攪 1-3 UV 技術顯示的 CSTR 反應器流場形w pattern illuminated using UV Fluorescenc
【參考文獻】：
期刊論文
[1]20℃EGSB反應器中顆粒污泥的微生物種群結構分析[J]. 邢薇,左劍惡,林甲,李津. 環(huán)境科學. 2008(09)
[2]厭氧懸浮床反應器的膨脹模型研究[J]. 王凱軍,賀延齡,江翰,閻中. 環(huán)境工程學報. 2008(03)
[3]計算流體力學在水處理反應器優(yōu)化設計運行中的應用[J]. 馮騫,薛朝霞,汪翙. 水資源保護. 2006(02)
[4]有機負荷及水力條件對EGSB運行效果影響的研究[J]. 江瀚,王凱軍,倪文,石憲奎. 環(huán)境污染治理技術與設備. 2005(01)
[5]Rushton槳攪拌槽內平均流場的二維PIV試驗研究[J]. 高殿榮,王益群,Acharya Sumanta. 機械工程學報. 2004(12)
[6]攪拌槽內黏性流體流動的DPIV測量與CFD模擬[J]. 饒麒,樊建華,王運東,費維揚. 化工學報. 2004(08)
[7]用計算流體力學法建立熱管生物反應器傳熱數學模型[J]. 王煜,許克,李冰峰,張贛道. 化學工程. 2004(03)
[8]海水脫硫曝氣池流場的CFD分析[J]. 張小可,姚彤. 動力工程. 2004(02)
[9]大型海水淡化裝置流場數值模擬及其優(yōu)化[J]. 龐虹,姚征. 地質災害與環(huán)境保護. 2004(01)
[10]PIV技術的幾種實現方法[J]. 孫鶴泉,沈永明,王永學,康海貴,李廣偉. 水科學進展. 2004(01)
博士論文
[1]典型廢水厭氧處理反應器流場分析與優(yōu)化研究[D]. 張冰.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[2]附著型和顆粒型膨脹床生物制氫反應器的運行調控[D]. 郭婉茜.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[3]水流對混凝沉淀影響研究[D]. 詹詠.河海大學 2001
碩士論文
[1]沉淀池重要結構參數研究[D]. 何國建.河海大學 2004
本文編號：2949208
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
LDA測量與CFD模擬結果對照Fig.1-1FlowpatterncomparisonbetweenLDAmeasurementsandCFDprediction
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文布圖像。通過測定流場所引起的許多電位，ERT 可用于闡明反應器內的電阻ERT 能辨別三維情況下的不同混合模式，Holden 等人[75]檢測生產規(guī)�？苫旎旌瞎に�，在一個新型固定床反應器的大尺寸物理模型中，設置 8 塊測量板上面有 16 個電極，利用 ERT 技術進行流動測定。所獲得的電導率層析圖像量顯示通過反應器的流態(tài)，證明 ERT 具有良好的時空辨析率，參見圖 1-2solet 等人[76]研究關于氣泡床反應器中流變學對氣體流態(tài)影響的試驗分析，利壓探頭和 ERT 兩種試驗技術來確定反應器的平均氣含率，此外，ERT 還能供柱截面內的氣相的二維圖像。Stanley 等人[77]利用一種最新開發(fā)的 ERT 系一個攪拌式生化反應器的三維流體空間內生成并分析大約 2500 個數據點，了詳細的流場測量數據。
藝實驗的手段間接驗證數值模擬結果。還有一些研究雖然應用 CFD 技術與實驗數據進行比較驗證，處于理論STR 反應器的數值模擬；Wells 和 Ra驗測量聯(lián)合技術應用現狀 測量技術等實驗測量技術的結合，已用并取得了很好的效果，充分體現了用 CFD 與 PIV 結合技術對化工反應粒子成像測速技術（PIV）和穩(wěn)態(tài)法流時的流場、溫度場。饒麒等[86]對攪 1-3 UV 技術顯示的 CSTR 反應器流場形w pattern illuminated using UV Fluorescenc
【參考文獻】：
期刊論文
[1]20℃EGSB反應器中顆粒污泥的微生物種群結構分析[J]. 邢薇,左劍惡,林甲,李津. 環(huán)境科學. 2008(09)
[2]厭氧懸浮床反應器的膨脹模型研究[J]. 王凱軍,賀延齡,江翰,閻中. 環(huán)境工程學報. 2008(03)
[3]計算流體力學在水處理反應器優(yōu)化設計運行中的應用[J]. 馮騫,薛朝霞,汪翙. 水資源保護. 2006(02)
[4]有機負荷及水力條件對EGSB運行效果影響的研究[J]. 江瀚,王凱軍,倪文,石憲奎. 環(huán)境污染治理技術與設備. 2005(01)
[5]Rushton槳攪拌槽內平均流場的二維PIV試驗研究[J]. 高殿榮,王益群,Acharya Sumanta. 機械工程學報. 2004(12)
[6]攪拌槽內黏性流體流動的DPIV測量與CFD模擬[J]. 饒麒,樊建華,王運東,費維揚. 化工學報. 2004(08)
[7]用計算流體力學法建立熱管生物反應器傳熱數學模型[J]. 王煜,許克,李冰峰,張贛道. 化學工程. 2004(03)
[8]海水脫硫曝氣池流場的CFD分析[J]. 張小可,姚彤. 動力工程. 2004(02)
[9]大型海水淡化裝置流場數值模擬及其優(yōu)化[J]. 龐虹,姚征. 地質災害與環(huán)境保護. 2004(01)
[10]PIV技術的幾種實現方法[J]. 孫鶴泉,沈永明,王永學,康海貴,李廣偉. 水科學進展. 2004(01)
博士論文
[1]典型廢水厭氧處理反應器流場分析與優(yōu)化研究[D]. 張冰.哈爾濱工業(yè)大學 2009
[2]附著型和顆粒型膨脹床生物制氫反應器的運行調控[D]. 郭婉茜.哈爾濱工業(yè)大學 2008
[3]水流對混凝沉淀影響研究[D]. 詹詠.河海大學 2001
碩士論文
[1]沉淀池重要結構參數研究[D]. 何國建.河海大學 2004
本文編號：2949208
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