改良斜板沉淀池液固两相流模拟及分离性能实验研究

摘要

沉淀池作为常见的液固两相分离设备，在水处理中起着重要作用。随着国家对沉淀效率的要求越来越高，沉淀池的改良优化势在必行。以往沉淀池的改良优化对池型本身的缺点考虑不多，而且仅仅建立在实践经验的基础上，也没有必要的数值模拟及实验分析，对实际的指导作用大打折扣。
　　本文在竖流式沉淀池的基础上加设斜板构成改良斜板式沉淀池。该沉淀池弥补了竖流式和斜板式沉淀池存在的不足。利用 Fluent商业软件对改良后沉淀池的结构参数：反射板直径、中心管喇叭口与反射板间距、中心管直径进行了数值模拟，由于沉淀池内流场和浓度场随时间变化所以选择非定常流动，采用欧拉多相流模型，湍流模型选择适用于低雷诺数的 RNG k-ε模型，模拟确定了改良斜板沉淀池最优化的结构参数。
　　沉淀池的实际运行工况不同沉淀效率也不同。利用上述池型分别对不同悬浮颗粒密度、颗粒粒径、进口悬浮颗粒浓度及进口流速四组工况进行模拟研究，分析不同工况对流场、浓度场以及去除率的影响。模拟结果表明随着悬浮液中颗粒密度以及颗粒粒径的增大，沉淀效率随之提高；进口悬浮液中颗粒的体积份额提高，沉淀效率降低；进口流速大于设计值，沉淀效率随之降低。依此，确定改良斜板沉淀池的最佳运行工况。
　　为了验证数值模拟的正确性，依据模拟的最佳结构参数设计搭建改良斜板沉淀池实验台，并利用该实验台对冲灰废水进行了不同进口颗粒浓度和进口流速下颗粒去除率的研究，与模拟结果进行比较发现二者有很好的一致性。此外通过实验对竖流式沉淀池与改良沉淀池的去除率进行对比，证实改良斜板沉淀池的去除率更高。

目录

改良斜板沉淀池液固两相流模拟及分离性能实验研究

NUMERICAL SIMULATION OF LIQUID-SOLID TWO PHASE FLOW IN MODIFIED INCLINED PLATE SEDIMENTATION TANK AND EXPERIMENTAL STUDY OF SEPARATION PROPERTIES

摘 要

Abstract

目 录

第1章绪论

1.1课题背景

1.2水处理中的沉淀工艺理论

1.3液固两相流动的数值模拟

1.4实验测量方法

1.5国内外对沉淀池的研究现状及分析

1.6本课题的研究目的及意义

1.7本章小结

第2章沉淀池液固两相流模型及研究方法

2.1液固两相流动模型

2.2边界条件

2.3模型验证

2.4本章小结

第3章改良斜板沉淀池的设计及数值模拟

3.1改良斜板沉淀池的结构设计

3.2数值模拟方法

3.3改良沉淀池结构参数的确定

3.4优化结构模拟分析

3.5本章小结

第4章改良斜板沉淀池运行参数变化的影响研究

4.1研究说明

4.2悬浮颗粒密度对沉淀效果的影响

4.3悬浮颗粒粒径对沉淀效果的影响

4.4进口浓度对沉淀效果的影响

4.5进口流速对沉淀效果的影响

4.6本章小结

第5章改良斜板沉淀池分离性能实验

5.1实验目的及主要研究内容

5.2实验物料及仪器设备

5.3实验步骤及分析方法

5.4数据处理及结果分析

5.5实验与模拟对比分析

5.6本章小结

结 论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

致 谢