本文關(guān)鍵詞：雙層復(fù)合式潛表曝氣機(jī)的研究

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【摘要】：曝氣機(jī)作為一種重要的污水處理設(shè)備已得到了廣泛推廣和使用。雖然目前市場(chǎng)上有許多類型的曝氣機(jī),但是現(xiàn)有曝氣機(jī)存在著一定的不足,如倒傘型曝氣機(jī)不能進(jìn)行深層曝氣,曝氣效率低,安裝不方便;潛水式曝氣機(jī)只能用于專門的污水處理池中曝氣。因此,在當(dāng)前形勢(shì)下,分析市場(chǎng)上現(xiàn)有產(chǎn)品的不足,對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行曝氣機(jī)理研究及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義�；谑袌�(chǎng)上常用曝氣機(jī)尤其是倒傘型曝氣機(jī)和潛水式曝氣機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),同時(shí)考慮到曝氣設(shè)備可靠性、經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)先進(jìn)性、穩(wěn)定性等方面因素,本文提出了一種雙層曝氣機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì)了一種雙層復(fù)合式潛表曝氣機(jī),制作了雙層復(fù)合式潛表曝氣機(jī)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。該曝氣機(jī)結(jié)合了潛水式曝氣機(jī)、倒傘型曝氣機(jī)等優(yōu)點(diǎn),具有廣闊的市場(chǎng)前景,滿足環(huán)境保護(hù)的新需要。首先,基于曝氣機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)要求,對(duì)市場(chǎng)上常用曝氣機(jī)的工作原理及結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究及分析,提取出了曝氣機(jī)的核心功能——溶氧,對(duì)溶氧進(jìn)行功能分解,得到了四個(gè)分功能:充氣功能,水利推進(jìn)功能,氣水混合功能,氣水導(dǎo)流功能,并對(duì)上述四個(gè)分功能分別進(jìn)行原理分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了篩選、評(píng)價(jià)、總結(jié)及確定,得出了曝氣機(jī)的相對(duì)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。其次,基于相對(duì)最優(yōu)設(shè)計(jì)方案,提取出了曝氣機(jī)的主要裝置:供氣裝置,水利推進(jìn)裝置,氣水混合裝置,氣水導(dǎo)流裝置,提出了中空主軸充氣、倒傘葉輪與推流片同軸雙層二次曝氣結(jié)構(gòu),繪制出了雙層復(fù)合式潛表曝氣機(jī)的原理樣機(jī)圖,并詳細(xì)介紹了其結(jié)構(gòu)組成部分及工作原理。然后,基于計(jì)算流體力學(xué)對(duì)倒傘葉輪單獨(dú)工作時(shí)、推流片單獨(dú)工作時(shí)及倒傘葉輪與推流片組合工作時(shí)曝氣池流場(chǎng)分別進(jìn)行Fluent數(shù)值模擬,以驗(yàn)證設(shè)計(jì)方案的可靠性,在此基礎(chǔ)上又對(duì)倒傘葉輪與推流片在不同高度差下曝氣池流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,以找出相對(duì)最優(yōu)高度差。最后,結(jié)合雙層復(fù)合式潛表曝氣機(jī)的三維原理樣機(jī)圖及流場(chǎng)迭代結(jié)果,基于結(jié)構(gòu)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及創(chuàng)新點(diǎn)進(jìn)行其實(shí)驗(yàn)樣機(jī)及簡(jiǎn)易模型的制作,并繪制出其重要結(jié)構(gòu)部分的工程圖。本文所做的工作,為今后針對(duì)曝氣機(jī)的深入研究打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),數(shù)值模擬結(jié)果表明:該雙層復(fù)合式潛表曝氣機(jī)氣水混合充分,服務(wù)面積大,水體循環(huán)時(shí)間短,實(shí)現(xiàn)了水體淺層和深層的二次曝氣,提高了曝氣效率,對(duì)以后開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品起到了積極作用,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
【關(guān)鍵詞】：曝氣機(jī) 優(yōu)化設(shè)計(jì) 雙層曝氣結(jié)構(gòu) 二次曝氣 數(shù)值模擬 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X703.3
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 1 緒論11-17
• 1.1 曝氣機(jī)的概述11-12
• 1.2 曝氣機(jī)的研究發(fā)展動(dòng)態(tài)12-15
• 1.2.1 國(guó)外曝氣機(jī)的研究發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)曝氣機(jī)的研究發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3 課題的提出15
• 1.4 課題研究的目的和意義15-16
• 1.5 課題的主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 2 曝氣機(jī)的方案設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)與優(yōu)選17-37
• 2.1 引言17
• 2.2 曝氣機(jī)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的相關(guān)理論基礎(chǔ)17-18
• 2.3 曝氣機(jī)的方案設(shè)計(jì)18-31
• 2.3.1 設(shè)計(jì)要求18
• 2.3.2 功能的分析18-26
• 2.3.3 單個(gè)分功能的原理分析26-29
• 2.3.4 設(shè)計(jì)方案的總結(jié)29-31
• 2.4 曝氣機(jī)方案的評(píng)價(jià)31-36
• 2.4.1 方案評(píng)價(jià)的概述31-32
• 2.4.2 方案的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則32-33
• 2.4.3 方案的評(píng)價(jià)方法33-34
• 2.4.4 相對(duì)最優(yōu)方案的確定34-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 3 曝氣機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-50
• 3.1 引言37-38
• 3.2 供氣裝置的設(shè)計(jì)38-40
• 3.2.1 供氣裝置的設(shè)計(jì)要求38
• 3.2.2 供氣裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程38-39
• 3.2.3 供氣裝置結(jié)構(gòu)創(chuàng)新點(diǎn)39-40
• 3.3 水利推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)40-42
• 3.3.1 水利推進(jìn)裝置的設(shè)計(jì)要求40
• 3.3.2 水利推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程40-41
• 3.3.3 水利推進(jìn)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)41-42
• 3.4 氣水混合裝置的設(shè)計(jì)42-45
• 3.4.1 氣水混合裝置的設(shè)計(jì)要求42-43
• 3.4.2 氣水混合裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程43-45
• 3.4.3 氣水混合裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)45
• 3.5 氣水導(dǎo)流裝置的設(shè)計(jì)45-47
• 3.5.1 氣水導(dǎo)流裝置的設(shè)計(jì)要求45-46
• 3.5.2 氣水導(dǎo)流裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程46-47
• 3.5.3 氣水導(dǎo)流裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)47
• 3.6 總體設(shè)計(jì)47-48
• 3.7 本章小結(jié)48-50
• 4 水利推進(jìn)裝置的數(shù)值模擬分析50-76
• 4.1 引言50
• 4.2 計(jì)算流體力學(xué)軟件簡(jiǎn)介50-52
• 4.2.1 CFD的基本思想50-51
• 4.2.2 CFD的計(jì)算步驟51
• 4.2.3 CFD的軟件功能51
• 4.2.4 CFD軟件在水處理構(gòu)筑物及設(shè)備中的應(yīng)用51
• 4.2.5 CFD軟件中前處理軟件Gambit簡(jiǎn)介51-52
• 4.2.6 CFD軟件中Fluent軟件簡(jiǎn)介52
• 4.3 水利推進(jìn)裝置數(shù)值模擬分析的前處理52-58
• 4.3.1 前處理簡(jiǎn)介52-54
• 4.3.2 水利推進(jìn)裝置的前處理54-58
• 4.4 水利推進(jìn)裝置數(shù)值模擬分析的數(shù)值模擬過(guò)程58-60
• 4.4.1 解算器的選擇58
• 4.4.2 讀入并檢查網(wǎng)格模型58
• 4.4.3 調(diào)整網(wǎng)格模型的尺寸單位，，并進(jìn)行網(wǎng)格光滑處理58
• 4.4.4 選擇解的格式58
• 4.4.5 選擇需要解的基本方程58-59
• 4.4.6 定義物理模型59
• 4.4.7 定義材料物理性質(zhì)59
• 4.4.8 設(shè)置運(yùn)行條件59
• 4.4.9 指定邊界條件59
• 4.4.10 設(shè)置交界面59
• 4.4.11 調(diào)節(jié)解的控制參數(shù)59
• 4.4.12 對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行初始化59
• 4.4.13 求解計(jì)算59-60
• 4.4.14 輸出并保存結(jié)果60
• 4.5 水利推進(jìn)裝置數(shù)值模擬分析的后處理60-67
• 4.5.1 倒傘葉輪單獨(dú)工作時(shí)曝氣池流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析結(jié)果60-62
• 4.5.2 推流片單獨(dú)工作時(shí)曝氣池流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析結(jié)果62-65
• 4.5.3 倒傘葉輪與推流片同時(shí)工作時(shí)曝氣池流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析結(jié)果65-67
• 4.6 對(duì)比結(jié)果分析67-68
• 4.7 倒傘葉輪與推流片在不同高度差下曝氣池流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析68-75
• 4.7.1 h=1500mm時(shí)曝氣池流場(chǎng)數(shù)值模擬分析結(jié)果68-71
• 4.7.2 h=3000mm時(shí)曝氣池流場(chǎng)數(shù)值模擬分析結(jié)果71-73
• 4.7.3 h=3500mm時(shí)曝氣池流場(chǎng)數(shù)值模擬分析結(jié)果73-75
• 4.8 本章小結(jié)75-76
• 5 樣機(jī)的制作76-87
• 5.1 引言76
• 5.2 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的制作76-81
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)制作的原理76
• 5.2.2 零部件的選備76-79
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的制作裝配過(guò)程79-80
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)實(shí)現(xiàn)倒傘葉輪與推流片不同高度差時(shí)所采用的連接方式80-81
• 5.3 模型實(shí)驗(yàn)分析81-85
• 5.3.1 雙層復(fù)合式潛表曝氣機(jī)模型介紹81-82
• 5.3.2 模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析82-85
• 5.4 本章小結(jié)85-87
• 總結(jié)與展望87
• 總結(jié)87-89
• 展望89-90
• 參考文獻(xiàn)90-94
• 致謝94-95
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95-96

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本文編號(hào)：786134