加压溶气气浮一体化设备关键技术研究

摘要

作为一体化气浮设备整体研究的一部分，本文采用实验和数值模拟相结合的方法，对其中几个关键技术环节进行了研究，得出以下结论：1、通过实验测量加压叶轮和吸气环节的不同组合时水泵的吸气量及混合流量，计算水流量和气水比。比较数据发现，文丘里结构的吸气环节和普通三通相比为较优吸气环节，且文丘里管喉管直径小者气水比高；多流道的加压叶轮吸气性能较好。2、通过实验测量和水泵理论分析相结合的方法证明复合叶轮释放方式较传统的节流释放器释放有明显的节能效果。3、采用Realizeκ-ε湍流模型和混合物多相流模型，运用FLUENT软件对气浮池内流场进行模拟，结果表明，和竖流式气浮池相比，逆流式气浮池适用于小流量的水处理，并指出逆流式气浮池采用上方原水环状布水，池下环流出水，中部尽可能均匀化布气是比较合理的结构。 本文通过研究，证明了复合叶轮具有节能减耗的实用性。使用FLUENT软件对气浮池内两相流运动的模拟计算结果，为气浮池结构的选择提供了一定的参考价值。

目录

文摘

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第一章前言

1.1 气浮净水技术发展历史概况及特点

1.1.1历史概况

1.1.2气浮工艺的特点

1.2 气浮的分类及优缺点比较

1.2.1溶气气浮法

1.2.2布气气浮法

1.2.3电解气浮法

1.2.4生物及化学气浮法

1.3 近年来气浮技术的发展

1.3.1近年来气浮新技术

1.3.2气浮技术在水处理中的应用

1.4 加压溶气气浮工艺简介

1.5 本课题研究内容及意义

第二章气浮技术及本研究理论基础

2.1气液传质理论

2.1.1气液平衡关系

2.1.2亨利定律

2.1.3双膜理论

2.2微细气泡的产生

2.2.1微细气泡的性质

2.2.2微细气泡的产生

2.3气泡与悬浮物的附着机理

2.3.1气泡与絮体颗粒的粘附

2.3.2气-粒结合体形成机理

2.4气-粒结合体的上浮速度

2.5气浮效果的评价标准

第三章气浮系统实验研究

3.1吸气环节的实验研究

3.1.1实验目的

3.1.2实验过程

3.1.3实验结果分析

3.2加压叶轮特性实验研究

3.2.1基本理论

3.2.2加压叶轮的水力特性实验研究

3.2.3加压叶轮的吸气性能实验研究

3.3复合叶轮及能量回收

3.3.1传统加压溶气系统及其能耗分析

3.4气泡定性观测

3.4.1实验设备及方法

3.4.2观察结果及分析

3.5实验误差分析

3.5.1吸气流量测量误差分析

3.5.2功率计数校核

第四章一体化设备的数值模拟

4.1数值模拟简介

4.1.1 FLUTENT程序软件的基本构成

4.1.2 FLUTENT软件求解步骤

4.1.3多相流模型介绍

4.1.4湍流模型介绍

4.2数值模拟过程

4.2.1模型选择

4.2.2模型控制方程

4.3逆流式气浮池数值模拟分析

4.3.1原水进水口和出水口位置不同时的比较

4.3.2气浮水进水口位置高度h不同时的模拟

4.3.3气浮水进水口结构不同时的模拟

4.4竖流式气浮池数值模拟分析

4.4.1竖流式气浮池简介

4.4.2竖流式气浮池的模拟

4.5大气泡直径时的模拟

第五章结论及展望

5.1结论

5.2展望

附录

参考文献

致谢